Диссертация (1139634), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Сравнительное исследование биосовместимости сверхупругихсплавов титана в клеточной культуре мезенхимальных стволовых клетокИзмерение оптической плотности (ОП) культуры клеток МСК послезавершения инкубирования при длине волны 545 нм с использованиемфотометра Immunochem 2100 (HTI, США) показало в контроле коэффициентоптической плотности 1.125±0.036 (Табл. 17). Коэффициент оптической109плотности культуры клеток МСК в присутствии титана не имел достоверныхразличий от контроля (1.080±0.1) (p>0,05). Также не имел различий икоэффициент оптической плотности в присутствии титан-ниобий-циркония(1.121±0.13) (p>0,05). Никелид титана не имел достоверных различий позначению коэффициента оптической плотности в сравнении с контролем(1.071±0.041) (p>0,05).
Титан-ниобий-тантал несколько снижал ростовуюактивность клеток МСК, поскольку коэффициент оптической плотности в егоприсутствии составлял 1.026±0.036 (p<0,05 в сравнении с контролем).Таблица 17 – Влияние на ростовую активность клеток МСК титановыхсплавов с помощью МТТ-методанаименование образцаОП 545 нмтитандостоверная разность сконтролем1.080±0.1нетникелид титана1.071±0.041неттитан-ниобий-тантал1.026±0.036датитан-ниобий-цирконий1.121±0.13нетконтроль клеток1.125±0.036При световой микроскопии монослоя клеток МСК в лунках с разнымититановыми сплавами выявлен в контроле монослой из плотно сомкнутыхфибробластоподобных и полигональных клеток.
Монослой клеток МСК вприсутствии титана и никелида титана мало меняется в сравнении сконтролем, реже в присутствии титана и чаще в присутствии никелида титанавстречаются единичные очаги дегенерации клеток – в монослое образуются«дыры» (участки поверхности, где монослоя нет) за счет округления клеток иподворачивания тяжей этих клеток по краям «дыр». В присутствии титанниобий-циркония большая часть монослоя без изменений в сравнении сконтролем, дегенерация выражена очень слабо (кое-где округление клеток,они пока прикреплены к пластику и дефектов монослоя нет). В присутствиититан-ниобий-тантала выявлены единичные очаги дегенерации клеток МСК,когда клетки округляются и отделяются от пластика, уходят в среду (Рис.
4548).110Рисунок 45 – Неокрашенные клетки монослоя МСК через 96 часовкультивирования в присутствии титанаРисунок 46 – Неокрашенные клетки монослоя МСК через 96 часовкультивирования в присутствии никелида титана111Рисунок 47 – Неокрашенные клетки монослоя МСК через 96 часовкультивирования в присутствии титан-ниобий-танталаРисунок 48 – Неокрашенные клетки монослоя МСК через 96 часовкультивирования в присутствии титан-ниобий-цирконияАнализ гистограмм концентрации и размера клеток МСК по даннымавтоматизированного счетчика клеток – пипетки Scepter Millipore показал, чтов контроле средний объем клетки МСК (pL): 1.99; средний диаметрклетки(µm): 15.6; концентрация (кл/мл): 1.28х105 (Табл.
18) В соответствии сразными данными шкалы дисплея пипетки установлено:– в культуре клеток МСК с титаном средний объем клетки (pL): 1.22; среднийдиаметр клетки (µm): 13.27; концентрация (кл/мл): 1.38х105 (Рис. 49);112– в культуре клеток МСК с никелидом титана средний объем клетки (pL): 1.59;средний диаметр клетки (µm): 14.49; концентрация (кл/мл): 1.42х105 (Рис. 50);– в культуре клеток МСК с титан-ниобий-танталом средний объем клетки (pL):0.95; средний диаметр клетки (µm): 12.20; концентрация (кл/мл): 1.24х105 (Рис.51);– в культуре клеток МСК с титан-ниобий-цирконием средний объем клетки(pL): 0.98; средний диаметр клетки (µm): 12.31; концентрация (кл/мл): 1.64х105(Рис. 52).Таблица 18 – Средний размер, объем и концентрация клеток МСКв присутствии титановых сплавов по данным автоматического счетчикаклеток Scepter Milliporeсоотношениеконцентрацииклетокобразец/контроль %среднийобъемpLсреднийдиаметрµmконцентрациякл/млконтрольклеток1.9915.61.28х105титан1.2213.271.38х1051081.5914.491.42х1051100.9512.201.24х105970.9812.311.64х105128образецникелидтитанатитан-ниобийтанталтитан-ниобийцирконийРисунок 49 – Гистограмма анализа культуры клеток МСКв присутствии титана113Рисунок 50 – Гистограмма анализа культуры клеток МСКв присутствии никелида титанаРисунок 51 – Гистограмма анализа культуры клеток МСКв присутствии титан-ниобий-тантала114Рисунок 52 – Гистограмма анализа культуры клеток МСКв присутствии титан-ниобий-цирконияКак видно, в сравнении с контрольными показателями счетчика клетокScepter Millipore средний объем клеток уменьшается в присутствии всехтитановых сплавов (p<0,01 в сравнении с титаном, p<0,02 с никелидом титана,p<0,01 в сравнении с титан-ниобий-танталом, p<0,01 в сравнении с титанниобий-цирконием).
По показателю средний диаметр МСК также происходитуменьшение по сравнению с контролем (p<0,02 в сравнении с титаном, p<0,05с никелидом титана, p<0,01 в сравнении с титан-ниобий-танталом, p<0,02 всравнении с титан-ниобий-цирконием). В то же время концентрация клетокпревышает контрольный показатель при наличии в культуре титана, никелидатитана и титан-ниобий-циркония (соответственно p<0,05, p<0,05, p<0,01), чтоотражает биосовместимость или, возможно стимулирующее действиеперечисленных титановых сплавов.
Титан-ниобий-тантал не оказываетвлияние на концентрацию клеток культуры (p>0,05).После окрашивания этидиумом бромидом (флуоресцирует в краснойобласти спектра при связывании с ДНК) видно, что морфология клеток МСКв контроле характеризуется целостностью монослоя и клеток с ядрамиовальной формы (Рис. 53). Аналогичная картина наблюдается примикроскопировании окрашенных клеток в присутствии титана, никелида115титана и титан-ниобий-циркония. При наличии в культуре клеток МСК титанниобий-тантала в единичных случаях видна гибель клетки.Исходя из полученных данных в опытах на биосовместимость повлиянию на ростовую активность с помощью МТТ метода, при изученииморфологии клеток МСК все сплавы титана через 96 часов инкубациипрактически не оказывали токсического влияния на клетки МСК.Рисунок 53 – Окрашенные клетки монослоя МСК в контроле(увеличение 20х)3.5. Динамика остеоинтеграции сверхупругих сплавов титана вэкспериментеВзаимодействие с костной тканью сверхупругих сплавов титан-ниобийтантал и титан-ниобий-цирконий демонстрирует в эксперименте ихостеоинтегративные свойства.Через 30 дней после интеграции образцов титан-ниобий-циркониямежду ними и костной тканью в некоторых местах по линии контакта приувеличении в сканирующем электронном микроскопе в 50, 100, 500 развыявляется щель размером до 20мкм.
На большем протяжении контакта с116имплантатом выявлены обширные участки ткани, покрывающей краяобразцов титан-ниобий-циркония (Рис. 54-56).Элементный микрозондовый анализ состава ткани за границами сплаваидентифицирован как костная ткань, поскольку содержание Ca и P средивосьми анализируемых элементов составляют большинство (соответственно44,27 и 12,89 Вес.%); содержание С и O – 30,33 и 12,22 Вес.% (Рис. 57, Табл.19). В зонах «нарастания» ткани на образцы титан-ниобий-циркония основнойэлемент – углерод (72,45 Вес.%) а также кислород (13,45 Вес.%), чторасценивается как соединительная ткань (Рис. 58, Табл. 20).Рисунок 54 – Граница контакта костной ткани с титан-ниобий-цирконием(срок эксперимента 30 дней, увеличение х50)Рисунок 55 – Граница контакта костной ткани с титан-ниобий-цирконием(срок эксперимента 30 дней, увеличение х100)117Рисунок 56 – Граница контакта костной ткани с титан-ниобий-цирконием(срок эксперимента 30 дней, увеличение х500)Рисунок 57 – Спектрограмма элементного микрозондового анализа тканиза пределами образцов титан-ниобий-циркония (срок эксперимента 30 дней)Таблица 19 – Результаты элементного микрозондового анализа тканиза пределами образцов титан-ниобий-циркония (срок эксперимента 30 дней)ЭлементТип линииВес.%Атом.
%Название эталонаCK серия30.3352.39C VitOK серия12.2215.85SiO2NaK серия0.060.05AlbiteMgK серия0.080.07MgOPK серия12.898.64GaPKK серия0.150.08KBrCaK серия44.2722.92WollastoniteСумма:100.00118100.00Рисунок 58 – Спектрограмма элементного микрозондового анализа тканипо границе образцов титан-ниобий-циркония (срок эксперимента 30 дней)Таблица 20 – Результаты элементного микрозондового анализа тканипо границе образцов титан-ниобий-циркония (срок эксперимента 30 дней)ЭлементТип линииВес.%Атом. %Название эталонаCK серия72.4578.51C VitNK серия9.498.82BNOK серия13.4510.94SiO2MgK серия0.110.06MgOPK серия0.810.34GaPSK серия1.660.67FeS2KK серия0.100.03KBrCaK серия1.940.63Wollastonite100.00100.00Сумма:Через 90 дней поверхность образцов титан-ниобий-циркония полностьюпокрывается минерализованной костной тканью, о чем свидетельствуетмикроэлементный анализ, показывающий следующий состав: Ca 27.27, P13.77, C 29.68, O 25.84 Вес.% (Рис.
59,60, Табл. 21).119Рисунок 59 – Костная ткань в контакте с титан-ниобий-цирконием(срок эксперимента 90 дней, увеличение х5000)Рисунок 60 – Спектрограмма элементного микрозондового анализа костнойткани в контакте с титан-ниобий-цирконием (срок эксперимента 90 дней)Таблица 21 – Результаты элементного микрозондового анализа костнойткани в контакте с титан-ниобий-цирконием (срок эксперимента 90 дней)ЭлементCТип линииK серияВес.%29.68Атом. %45.52Название эталонаC VitNK серия2.563.37BNOK серия25.8429.75SiO2NaK серия0.260.21AlbiteMgK серия0.510.38MgOPK серия13.778.19GaPKK серия0.110.05KBrCaK серия27.2712.53Wollastonite100.00100.00Сумма:120Электронно-микроскопическая картина и микрозондовый элементныйанализ в эксперименте при использовании титан-ниобий-тантала показываютрезультаты, близкие к эксперименту при использовании титан-ниобийциркония.При анализе зоны контакта образцов сплава с костной тканью через 30дней характерная щель между металлом и костной тканью более выражена (до25мкм) и прослеживается на большем протяжении по сравнению с титанниобий-цирконием (Рис.
61). В то же время четко прослеживаются обширныеучастки ткани, покрывающей края образцов титан-ниобий-тантала (Рис. 62,63).Костная ткань ложа металлических имплантатов, состоящая по даннымэлементного микрозондового анализа из Ca, P, С, O (соответственно 32.48,15.77, 20.20 и 28.47 Вес.%), меняется на соединительную ткань в контакте ститан-ниобий-танталом (содержание С, O – 76.45, 19.17 Вес.%) (Рис. 64,65;Табл. 22-23).Спустя 90 дней после интеграции титан-ниобий-тантала его поверхностьпокрывается минерализованной костной тканью, о чем свидетельствуетмикроэлементный анализ, показывающий следующий состав: Ca 22.80, P10.99, C 40.04, O 18.34 Вес.%, однако просматриваются единичные иограниченные зоны отсутствия костной ткани (Рис. 66,67; Табл. 24).Рисунок 61 – Граница контакта костной ткани с титан-ниобий-танталом(срок эксперимента 30 дней, увеличение х50)121Рисунок 62 – Граница контакта костной ткани с титан-ниобий-танталом(срок эксперимента 30 дней, увеличение х100)Рисунок 63 – Граница контакта костной ткани с титан-ниобий-танталом(срок эксперимента 30 дней, увеличение х500)Рисунок 64 – Спектрограмма элементного микрозондового анализа костнойткани в контакте с титан-ниобий-танталом (срок эксперимента 30 дней)122Таблица 22 – Результаты элементного микрозондового анализа костнойткани в контакте с титан-ниобий-цирконием (срок эксперимента 30 дней)ЭлементТип линииВес.%Атом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
