Влияние различных образцов титана на адгезивную и метаболическую активность клеток костного мозга

Целью исследования было сравнить влияние различных образцов поверхности титана на адгезивную и метаболическую активность клеток костного мозга. В настоящей работе в качестве матрицы для адгезии клеток использовали образцы технически чистого титана ВТ-1. Часть образцов подвергалась электрополировке (1-й тип образцов). Для придания титановым образцам способности к большей интеграции с клетками костного мозга на часть образцов методом импульсно-дугового распыления графита осаждали тонкую алмазоподобную пленку (АПП) в вакууме (2-й тип образцов) или в присутствии азота при давлении Р = 1 Па (3-й тип образцов). Некоторые из полированных образцов обрабатывали шкуркой с зернистостью N40/20MKM (4-Й тип образцов). Образцы пористого титана были получены из частиц (2-3 мм) титановой губки марки ТГ-ОП-1, содержавшей 0,37 вес.% примесей замещения (Fe, Si, Ni, Mg, Cr), 0,14 вес.% примесей внедрения (С1, С, О, N) и 0,07 вес.% Н20 методом компактирования в специальных пресс-формах. Отжиг образцов проводили при Р = 10-2Па и t = 1100°С (5-й тип образцов).

Для исследования in vitro использовали клетки костного мозга 5 пациентов в возрасте от 14 до 54 лет, взятые методом аспирации из гребня крыла подвздошной кости. Клеточную суспензию культивировали в среде 199, содержащей 50% сыворотки крупного рогатого скота при температуре 37°С во влажной атмосфере в течение 4 часов. Различные образцы титана помещали в лунки плоскодонных одноразовых пластиковых плашек и вносили в них по 200 мкл суспензии костно-мозговых клеток.

После инкубации образцы промывали для удаления неприлипших клеток и помещали в 0,25% трипсин - ЕДТА (Sigma), после чего клетки реанимировали в среде 199 и подсчитывали их количество в камере Горяева. В качестве показателя метаболической активности в клетках исследовали суммарную активность дегидрогеназ, которую оценивали по способности клеточной суспензии восстанавливать нитросиний тетразолий (НСТ) до нерастворимой формы формазана с помощью спектрофотометрически модифицированного НСТ-теста. Контролем служили костно-мозговые клетки, инкубированные в тех же условиях без каких-либо воздействий. Количество адгезировавших через 4 часа клеток на образцы титана-1 и титана с покрытием-2 отличалось незначительно. Количество адгезировавших клеток на образцы титан-3 было статистически значимо выше (р<0,05), чем на образцы титана-1. Увеличение неровности поверхности титановых образцов значительно увеличивает количество адгезировавших на них клеток (соответственно образцы 1,4,5).

При инкубации культур костного мозга с образцами титана 2 и 3 происходит незначительная активация NADPH-оксидаз, в то время как при инкубации с 1-м образцом титана не происходит изменения суммарной активности дегидрогеназ кариоцитов.

Таким образом, увеличение шероховатости поверхности титановых образцов значительно увеличивает количество адгезировавших на них костно-мозговых клеток, наибольшая адгезивная активность отмечается при использовании пористых образцов. При прочих равных условиях образцы, покрытые углеродом в азотной атмосфере, обладают преимуществом в качестве подложки для адгезии. Образцы титана без покрытия наиболее биологически инертны, они вызывают меньшие функциональные и метаболические изменения в костно-мозговых клетках.


Макарова Э.Б., Мухачев В.А., Рубштейн А.П., Трахтенберг И.Ш., Новожонов В.И.
ФГУ «Уральский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. В.Д. Чаклина Росздрава», Институт физики металлов УрО РАН, г. Екатеринбург