ПРОБЛЕМЫ БИОСОВМЕСТИМОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИМПЛАНТАТОВ ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗА: ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ НИТРИДОВ ТИТАНА И ГАФНИЯ

DOI: https://doi.org/None

Е.В. Круглова (1), В.А. Патрикеев (1), кандидат технических наук, В.А. Ведин (1), И.М. Зурина (2), И.Н. Сабурина (2), доктор медицинских наук, профессор, Т.И. Хомякова (3), кандидат медицинских наук, Т.Х. Борзенкова (4), Ю.Н. Хомяков (1), доктор биологических наук 1-ЗАО «Медмаш», Российская Федерация, 115230, Москва, Хлебозаводский проезд, д. 7, стр. 9; 2-НИИ общей патологии и патофизиологии, Российская Федерация, 125315, Москва, Балтийская улица, 8; 3-НИИ морфологии человека, Российская Федерация, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3; 4-Противочумная станция ФГБУЗ «МСЧ №164 ФМБА», Российская Федерация, 142279, п. Оболенск, ул. Солнечная, д. 2 E-mail: khomyakovyuri@yandex.ru

Введение. В настоящее время в области хирургии, стоматологии, травматологии и ортопедии возрастает интерес к разработке покрытий, с одной стороны, повышающих устойчивость металлических имплантатов к коррозии и износу, а с другой – обеспечивающих достаточную биосовместимость. Инфицирование поверхностей имплантируемых изделий приводит к развитию тяжелых локальных и системных повреждений организма. Одним из подходов к решению проблемы инфицирования зоны трансплантата является использование покрытий, обладающих бактериостатическим эффектом. Цель. Исследовать биосовместимость и бактериостатическую эффективность образцов металлических имплантатов с нанесенным методом дугового напыления покрытием на основе нитридов титана и гафния при их различном долевом соотношении по сравнению с аналогичным материалом без покрытия и нейтральным субстратом. Материал и методы. Для оценки биосовместимости и биологической активности использовали общепринятый метод оценки адгезии фибробластов кожи к образцам с покрытием на основе нитридов титана и гафния, а также влияния исследуемых образцов на морфологические характеристики культуры in vitro. Оценку бактериостатического эффекта покрытия проводили на тест-культурах госпитальных инфекций Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus АТСС 6538-Р и Pseudomonas aeruginosa ГИСК 453. Результаты. Установлено, что исследованные образцы не оказывают влияния на морфологические характеристики и размеры фибробластов, показана высокая степень биосовместимости образцов. Выявлен статистически значимый бактериостатический эффект покрытия в отношении всех трех модельных бактериальных культур, показана обратная зависимость бактериостатического эффекта от содержания гафния в составе покрытия. Заключение. Показаны высокая биосовместимость и способность оказывать бактериостатическое действие покрытия на основе нитридов титана и гафния in vitro.
Ключевые слова: 
имплантаты, бактериостатический эффект, биосовместимость, нитриды титана и гафния
Для цитирования: 
Круглова Е.В., Патрикеев В.А., Ведин В.А., Зурина И.М., Сабурина И.Н., Хомякова Т.И., Борзенкова Т.Х., Хомяков Ю.Н. ПРОБЛЕМЫ БИОСОВМЕСТИМОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИМПЛАНТАТОВ ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗА: ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ НИТРИДОВ ТИТАНА И ГАФНИЯ. Молекулярная медицина, 2017; (4): -

Список литературы: 
  1. Branemark P.I., Hansson B.O., Adell R., Breine U., Lindstrom J., Hallen O., Ohman A. Osseointegrated implants in the treatment of the edentulous jaw. Experience from a 10-year period. Scand. J. Plast. Reconstr. Surg. Suppl. 1977; 16: 1–132.
  2. Murray D.W., Maclennan G.S., Breeman S., Dakin H.A., Johnston L., Cambell M.K., Gray A.M., Fiddian N., Fitzpatrick R., Morris R.W., Grant A.M., Group KAT. A randomised controlled trial of the clinical effectiveness and cost-effectiveness of different knee prostheses: the Knee Arthroplasty Trial (KAT). Health Technol Assess. 2014; 18 (1–235): VII–VIII.
  3. Münch H.J., Jacobsen S.S., Olesen J.T., Menné T., Søballe K., Johansen J.D., Thyssen J.P. The association between metal allergy, total knee arthroplasty,and revision. Acta Orthopaedica. 2015; 86 (3): 378–83.
  4. Berthet J., Gomez Caro A., Solovei L., Gilbert M., Bommart S., Gaudard P., Canaud L., Alric P., Marty-Ané C.H. Titanium Implant failure after chest wall osteosynthesis. Ann Thorac Surg. 2015; 99 (6): 1945–52.
  5. Gallo J., Vaculova J., Goodman S.B., Konttinen Y.T., Thyssen J.P. Contributions of human tissue analysis to understanding the mechanisms of loosening and osteolysis in total hip replacement. Acta Biomater. 2014; 10: 2354–66.
  6. Gallo J., Goodman S.B., Konttinen Y.T., Raska M. Particle disease: biologic mechanisms of periprosthetic osteolysis in total hip arthroplasty. Innate Immun. 2013; 19 (2): 213–24.
  7. Sovak G., Gotman I., Weiss A. Osseointegration of Ti-6Al-4V alloy implants with a titanium nitride coating produced by a PIRAC nitriding technique: a long-term time course study in the rat. Microsc Microanal. 2015; 21 (1): 179–89.
  8. Meissen R., Mintcheva M., Netuschil L. Matrix metalloproteinase-8 levels in peri-implant sulcus fluid adjacent to titanium and zirconium nitride surfaces. Int J. Periodontics Restorative Dent. 2014; 34 (1): 91–5.
  9. Ахтямов И.Ф., Шакирова Ф.В., Гатина Э.Б., Алиев Э.И., Мечов М.П. КТ-семиотика репаративных процессов в большеберцовой кости при интрамедуллярном остеосинтезе имплантатами с покрытием нитридами титана и гафния в эксперименте. Журнал клинической и экспериментальной ортопедии им. Г.А. Илизарова. 2015; 2: 53–6. [Ahtyamov I.F., Shakirova F.V., Gatina E.B., Aliev E.I., Mechev M.P. CT-semiotics of tibial reparative processes for intramedullary osteosynthesis using the implants coated with titanium and hafnium nitrides experimentally. Journal of clinic and experimental orthopaedy by G.A. Ilizarov. 2015; 2: 53–6 (In Russian)]
  10. Brady R.A. Infections of orthopaedic implants and devices. Brady R.A., Calhoun J.H., Leid J.G., Shirtliff M.E. Biofilms and devicerelated infections. NY: Springer, 2009; 15–56.
  11. Zimmerli W. Biomaterials-associated infection: a perspective from the clinic. Zimmerli W., Trampuz A. Biomaterials associated infection: immunological aspects and antimicrobial strategies; NY: Springer, London: Heidelberg Dordrecht. 2013; 3–24.
  12. Geipel U. Pathogenic organisms in hip joint infections. Int. J. Med. Sci. 2009; 6: 234–40.
  13. Queenan A.M. Carbapenemases: the versatile beta-lactamases. Queenan A.M., Bush K. Clin. Microbiol. Rev. 2007; 20 (3): 440–58.
  14. Абдуллин И.Ш., Гребенщикова М.М. Цитотоксические свойства плазменных конденсатов. Вестник Казанского технологического университета. 2010; 10: 388–91. [Abdullin I.Sh., Grebenschikova M.M. Cytotoxic properties of plasma condensates. Herald of Kazan Technological University. 2010; 10: 388–91 (in Russian)]