Пн. - Сб. с 9:00 до 21:00      Мы в

В целом ряде работ установлено, что предварительное покрытие поверхности титанового имплантата PEG и RGD пептидами или ВМР-2 молекулами повышает адгезию костных клеток [46 - 50]. Другими перспективными молекулами для биохимической модификации поверхности титана являются коллагены [51]. Покрытия из коллагена используются как носители биомолекул или для улучшения адгезии клеток, в частности остеобластов человека [51 - 55].
Среди молекул для биохимической модификации поверхности наиболее эффективными оказались коллагены, которые усиливают адгезию и размножение остеобластов на поверхности металлических имплантатов. Точная природа адсорбированного протеинового поверхностного слоя определяется характеристиками подложки. Например, существенные различия обнаружены в типе и количестве адсорбированного протеина на поверхности СаР и титана [56].
С другой стороны, эти различия приводят и к значительным изменениям в поведении клеток. В присутствии соединения СаР более активно ведут себя остеобласты по сравнению с чистым титаном [57]. В работе [58] исследована эффективность комбинации коллагенового покрытия, фазы СS фактора роста rhBMP-4 на количество костной ткани на поверхности титановых имплантатов. Поверхность имплантатов перед нанесением покрытий обрабатывалась частицами Al2O3 размером 250 мкм.
Эксперименты показали, что после нанесения указаных покрытий шероховатость и морфология поверхности не изменяются. Винтовые имплантаты устанавливались в нижнюю челюсть свиней. Гистологический анализ поверхности удаленных имплантатов показал следующие значения плотности костной ткани: 51 % (коллаген + фаза СS); 43 % (коллаген); 34 % (коллаген + фаза СS + rhBMP-4). Таким образом, наилучший результат с точки зрения эффективности остеоинтеграции получен на имплантатах с коллагеновым покрытием, в которое добавлена фаза глюкозаминогликан-хондроитинсульфата. Для усиления адгезии клеток на поверхности титана предложено наносить покрытие из молекул DNAaptamers [59].
Эксперименты в данной работе проводили с человеческими остеобластами саркомы типа SAOS-2, поведение которых исследовали на поверхности сплава Ti6Al7Nb. Нанесенные на поверхность окисленного металла молекулы aptamers обладают высоким сродством с остеобластами, и поэтому служат в качестве ловушек для клеток.

2.4. Химическое травление поверхности

Химическое травление является одним из распространенных способов улучшения биосовместимых свойств поверхности металлических имплантатов. В работе [61] исследована зависимость силы адгезии костных клеток (остеобласты CASY 1) от рельефа поверхности титановых винтообразных дентальных имплантатов.
Рельеф поверхности создавался двумя видами обработки: воздушной пескоструйной обработкой (рифленая поверхность) и травлением кислотой (шероховатая поверхность).
Результаты исследования показали, что адгезия и рост клеток больше на рифленой поверхности (рис. 2.26).
Комплексная модификация поверхности с включением химической обработки изучена в работе [62]. В ней установлена статистическая корреляция между долговременной (1—21 дней) адгезией костных клеток человека и их делением в зависимости от топографии поверхности металлов (титановый сплав Ti6Al4V, чистый титан и нержавеющая сталь).
Были исследованы влияния следующих видов обработок поверхности (с указанием параметра шероховатости Rа в мкм): механическая резка (0,7); воздушная пескоструйная обработка (0,7; 2,4); электроэрозионная обработка (0,7;2,4); механическая полировка (0,7); химическое травление (0,7). В результате систематических анализов было установлено, количество растущих клеток на всех подложках зависит не от величины высоты рельефа, а от особенностей морфологии поверхности. При этом установлена четкая корреляция между долговременной величиной адгезии костных клеток и их распространением. Однако единого мнения по этому вопросу в литературе нет.
В работе [63] также исследованы эффекты рельефа поверхности титана на долговременную адгезию человеческих остеобластов. С помощью механической обработки (Rа=0,7 мкм), полировки карбидом кремния (Rа=0,7 мкм), электроэрозионной резки (Rа=0,7 мкм), механической резки (Rа=2,4 мкм), воздушной пескоструйной обработки (Rа=2,4 мкм) и травления плавиковой кислотой (Rа=0,7 мкм) получены различные состояния рельефа поверхности титана (рис.2.27). 
Для оценки долговременной (14 дней) адгезии клеток авторы указанной работы ввели параметр «мощность адгезии». Максимальная величина этого параметра (28,1) соответствует рельефу после тонкой электроэрозионной резки, а минимальная — после механической резки с параллельными канавками (7,4). Установлено также, что остеобласты более чувствительны к организации рельефа, чем к его величине (рис. 2.28).

Способ создания нанотекстуры поверхности титана с помощью химической обработки и влияние ее на экспрессию матрицы костных протеинов (костный сиалопротеин и остеопротеин) изучен авторами работы [64]. Нанотекстура на поверхности чистого титана и сплава Ti6Al4V создавалась путем химического травления в растворе равных количеств концентрированной кислоты H2SO4 и 30 % H2O2 при комнатной температуре. Установлено, что на поверхности как титана, так и сплава присутствуют следы механической обработки и полировки(рис. 2.29). 
Химическая обработка обеих поверхностей приводит к формированию уникальной текстуры с наноразмерными кратерами, диметром до 10 нм и сотоподобной морфологией. Такая структура оказывает заметное влияние,на ранние стадии остеогенезиса, т.е. на повышение активности костных клеток, благодаря более сильной связи с металлической подложкой полифункциональных протеинов (рис. 2.30).