Новости
хирургии

 Журнал включен
в систему цитирования Scopus
journal cover
android icon Приложение Android

2020 г. №6 Том 28

НАУЧHЫЕ ПУБЛИКАЦИИ
ЭКСПЕРИМЕHТАЛЬHАЯ ХИРУРГИЯ

В.Б. МАКАРОВ 1, Н.В. ДЕДУХ 2, О.А. НИКОЛЬЧЕHКО 3, В.Е. СТРЕЛЬHИЦКИЙ 4, В.В. ВАСИЛЬЕВ 4

ОСТЕОИHТЕГРАЦИЯ ИМПЛАHТАТОВ С АЛМАЗОПОДОБHЫМ УГЛЕРОДHЫМ ПОКРЫТИЕМ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕHТА

Городская клиническая больница № 16 1, г. Днепр,
Институт геронтологии им. Д.Ф. Чеботарёва НАМН Украины 2, г. Киев,
Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко НАМН Украины 3, г. Харьков,
Харьковский физико-технический институт 4, г. Харьков,
Украина

Цель. Изучить в эксперименте на крысах интеграцию с костью металлических имплантатов из нержавеющей стали с алмазоподобным углеродным (DLC) покрытием.
Материал и методы. Эксперимент проведен на 48 белых крысах-самцах в возрасте 6 месяцев. Животным имплантировали в метафизарные дефекты бедренной кости (диаметр 2 мм и глубина 3 мм) имплантаты из стали и стальные имплантаты с DLC-покрытием (по 24 крысы в контрольной и опытной группах). На поверхность стального имплантата наносили DLC-покрытие из отфильтрованных потоков вакуумно-дуговой плазмы. Материал покрытия не содержал примесей металлов и водорода. Нанотвердость нанесенного на образец покрытия составляла от 30 до 40 ГПа. Толщина DLC-покрытия составляла не менее 1 мкм. Эвтаназию крыс проводили через 7, 14, 30 и 90 дней после операции путем введения летальной дозы тиопентала натрия (90 мг/кг внутримышечно). Ремоделирование кости вокруг имплантатов исследовали гистологическими методами с морфометрической оценкой остеоинтеграции (контакт костной ткани с имплантатом в процентах).
Результаты. Алмазоподобное углеродное покрытие на стальных имплантатах обладает высокими адгезионными качествами, о чем свидетельствует прикрепление клеток к поверхности в течение 7 дней после имплантации и формирование вокруг них костной ткани через 14 дней. Вокруг стальных имплантатов зафиксировано образование прослойки из соединительной ткани с участками костной ткани. Выявлено, что за весь период исследования вокруг имплантатов из стали с DLC-покрытием процент остеоинтеграции был выше по сравнению с имплантатами без покрытия: на 14-й день – в 2,6 раза, на 30-й день – в 2,1 раза, на 90-й день – в 1,5 раза.
Заключение. Алмазоподобные углеродные покрытия на стальных имплантатах являются перспективным материалом для использования в ортопедии и травматологии благодаря биосовместимости, остеоинтеграции и отсутствию негативного ремоделирования прилегающей костной ткани.

Ключевые слова: алмазоподобное углеродное покрытие (DLC), кость, остеоинтеграция, световая микроскопия
с. 617-624 оригинального издания
Список литературы
  1. Alanazi AS. Medical Application of Diamond-like Carbon (DLC) Coating – A review. Int J Clin Med Info [Electronic resource].2018;1(2):74-82. [cited 2019 Dec 7]. Available from: http://www.tridhascholars.org/pdfs/medical-application-of-diamond-like-carbon-dlc-coating-a-review-ijcmi-1-1010.pdf
  2. Balaji S, Rajan ST, Martin PJ, Vaithilingam V, Bean PA, Evans MDM, Bendavid A. Biomineralization of osteoblasts on DLC coated surfaces for bone implants. Biointerphases. 2018 May 22;13(4):041002. doi: 10.1116/1.5007805
  3. Ishige H, Akaike S, Hayakawa T, Hiratsuka M, Nakamura Y. Evaluation of protein adsorption to diamond-like carbon (DLC) and fluorinedoped DLC films using the quartz crystal microbalance method. Dent Mater J. 2019 Jun 1;38(3):424-29. doi: 10.4012/dmj.2018-060
  4. Rahmati M, Mozafari M. Biological Response to Carbon-Family Nanomaterials: Interactions at the Nano-Bio Interface. Front Bioeng Biotechnol. 2019 Jan 23;7:4. doi: 10.3389/fbioe.2019.00004. eCollection 2019.
  5. Muguruma T, Iijima M, Kawaguchi M, Mizoguchi I. Effects of sp2/sp3 ratio and hydrogen content on in vitro bending and frictional performance of DLC-coated orthodontic stainless steels. Coatings. 2018 May;8(6):199. doi: 10.3390/coatings8060199
  6. Liao TT, Zhang TF, Li SS, Deng QY, Wu BJ, Zhang YZ, Zhou YJ, Guo YB, Leng YX, Huang N. Biological responses of diamond-like carbon (DLC) films with different structures in biomedical application. Mater SciEng C Mater Biol Appl. 2016 Dec 1;69:751-59. doi: 10.1016/j.msec.2016.07.064
  7. Trindade R, Albrektsson T, Tengvall P, Wennerberg A. Foreign body reaction to biomaterials: on mechanisms for buildup and breakdown of osseointegration. Clin Implant Dent Relat Res. 2016 Feb;18(1):192-203. doi: 10.1111/cid.12274
  8. ISO/DIS 10993-6(en). Biological evaluation of medical devices — Part 6: Tests for local effects after implantation. [Internet]. Available from: https://www.iso.org/obp/ui#iso:std:iso:10993:-6:dis:ed-3:v1:en
  9. Bernhardt R, Kuhlisch E, Schulz MC, Eckelt U, Stadlinger B. Comparison of bone-implant contact and bone-implant volume between 2D-histological sections and 3D-SRµCT slices. Eur Cell Mater. 2012 Apr 10;23:237-47; discussion 247-8. doi: 10.22203/ecm.v023a18
  10. Liu X, Zhang Y, Li S, Wang Y, Sun T, Li Z, Cai L, Wang X, Zhou L, Lai R. Study of a new bone-targeting titanium implant-bone interface. Int J Nanomedicine. 2016 Nov 25;11:6307-24. eCollection 2016. doi: 10.2147/IJN.S119520
  11. Bondarenko S, Dedukh N, Filipenko V, Akonjom M, Badnaoui AA, Schwarzkopf R. Comparative analysis of osseointegration in various types of acetabular implant materials. Hip Int. 2018 Nov;28(6):622-628. doi: 10.1177/1120700018759314
  12. Farkasdi S, Pammer D, Rácz R, Hriczó-Koperdák G, Szabó BT, Dobó-Nagy C, Kerémi B, Blazsek J, Cuisinier F, Wu G, Varga G. Development of a quantitative preclinical screening model for implant osseointegration in rat tail vertebra. Clin Oral Investig. 2019 Jul;23(7):2959-73. doi: 10.1007/s00784-018-2661-1
  13. Shah FA, Thomsen P, Palmquist A. Osseointegration and current interpretations of the bone-implant interface. Acta Biomater. 2019 Jan 15;84:1-15. doi: 10.1016/j.actbio.2018.11.018
  14. Vien BS, Chiu WK, Russ M, Fitzgerald M. A quantitative approach for the bone-implant osseointegration assessment based on ultrasonic elastic guided waves. Sensors (Basel). 2019 Jan 22;19(3). pii: E454. doi: 10.3390/s19030454
  15. De Maeztu MA, Braceras I, Alava JI, Sánchez-Garcés MA, Gay-Escoda C. Histomorphometric study of ion implantation and diamond-like carbon as dental implant surface treatments in beagle dogs. Int J Oral Maxillofac Implants [Electronic resource]. 2007 Mar-Apr;22(2):273-79. [cited 2019 Dec 7]. Available from: http://medlib.yu.ac.kr/eur_j_oph/ijom/IJOMI/ijomi_22_273.pdf
Адрес для корреспонденции:
49000, Украина,
г. Днепр, пр. Богдана Хмельницкого, д. 19,
Городская клиническая больница № 16,
отделение сочетанной травмы,
тел.: +3 8099 773-78-38,
e-mail: vasylmakarov2010@gmail.com,
Макаров Василий Борисович
Cведения об авторах:
Макаров Василий Борисович, к.м.н., врач ортопед-травматолог отделения сочетанной травмы, Городская клиническая больница № 16, г. Днепр, Украина.
https://orcid.org/0000-0003-0936-7039
Дедух Нинель Васильевна, д.б.н., профессор отдела клинической физиологии и патологии опорно-двигательного аппарата,Институт геронтологии им. Д.Ф. Чеботарёва Национальной Академии медицинских наук Украины, г. Киев, Украина.
https://orcid.org/0000-0003-0307-2328
Никольченко Ольга Анатольевна, к.б.н., ст.н.с. отдела трансплантологии и экспериментального моделирования с экспериментально-биологической клиникой, Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко Национальной Академии медицинских наук Украины, г. Харьков, Украина.
https://orcid.org/0000-0001-9808-9485
Стрельницкий Владимир Евгеньевич, д.ф.-м.н., начальник лаборатории сверхтвердых аморфных алмазоподобных и поликристаллических алмазных покрытий, Харьковский физико-технический институт, г. Харьков, Украина.
https://orcid.org/0000-0001-6047-6981
Васильев Владимир Васильевич, к.техн.н., ст.н.с. лаборатории сверхтвердых аморфных алмазоподобных и поликристаллических алмазных покрытий, Харьковский физико-технический институт, г. Харьков, Украина.
https://orcid.org/0000-0002-5705-606X
Контакты | ©Витебский государственный медицинский университет, 2007-2023