Научная статья на тему 'Пролиферативные потенции мезенхимальных стволовых клеток костного мозга на поверхности титана'

Пролиферативные потенции мезенхимальных стволовых клеток костного мозга на поверхности титана Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
308
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Фаркашди Ш., Лахонина К. А., Кяримова Р. Р.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Пролиферативные потенции мезенхимальных стволовых клеток костного мозга на поверхности титана»

ПРОЛИФЕРАТИВНЫЕ ПОТЕНЦИИ

МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК КОСТНОГО МОЗГА НА ПОВЕРХНОСТИ ТИТАНА

Фаркашди Ш., Лахонина К.А., Кяримова Р.Р.

Кафедра пропедевтики стоматологических заболеваний Российский университет дружбы народов Кафедра патологической физиологии МГМСУ

Научные руководители: д.м.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ,

Лауреат Государственной премии РФ Воложин А.И.; к.м.н. Булгаков В.С.

В медицинской практике часто требуются реконструктивные операции на костных структурах с применением имплантатов. Наибольший интерес представляют биоактивные пористые деградируемые материалы, сохраняющие достаточную механическую прочность в процессе их замещения костной тканью. В реальности же восстановление естественной структуры кости часто не успевает за деградацией искусственного матрикса. Поэтому, в настоящее время значительное распространение получили недеградируемые материалы. Взаимодействие костных структур с материалом имплантата определяется его химическими свойствами, характеристиками микрорельефа и смачиваемостью поверхности. Для увеличения остеоинтегративных свойств этих материалов исследователи предлагают многочисленные варианты реконструкции их поверхности. При этом задачами обработки являются получение поверхностного слоя костеподобного апатита, уменьшение выделения ионов вещества в ткани, отсутствие цитотоксичности, увеличение адгезии клеток, высокая активность связывания протеинов. Использование мезенхимальных стволовых клеток (МСК) взрослых в тканевой инженерии позволяет придавать остеоиндуктивные свойства материалам, таковыми в обычных условиях не обладающими. Необходимым условием, обеспечивающим их функционирование, является высокая плотность культуры на носителях. В травматологии и челюстно-лицевой хирургии сейчас наиболее широкое распространение получили имплантаты на основе сплавов благородных или просто биоинертных металлов: титана и его сплавов, золота, платины. Титан существенно отличаются от других металлов тем, что на его поверхности спонтанно образуется оксидный слой, на основе которого в свою очередь формируются фосфаты кальция. Таким образом, титан можно рассматривать как биоактивный материал. Скрининг материалов, как правило, проводят на клеточных культурах остеобласт-подобных клеток и МСК. При этом обычно прослеживают пропорциональность активности первичной адгезии и распластывания клеток на поверхности материала (до 24 часов) дальнейшей экспрессии маркеров остеогенеза. Считается, что при прочих равных условиях увеличение шероховатости поверхности усиливает адгезию, пролиферацию и фенотипическую экспрессию остеобластов.

Задачи. Определение цитотоксичности имплантационных материалов на основе титана, а также влияния на прикрепление и пролиферацию МСК человека. Тестировали 3 материала: чистый титан марки Grade 4 ASTM F-67-00 (аналог ВТ1-0 ГОСТ 19807-91) с фрезерной обработкой поверхности с шероховатостью Ra 0,63 (1 образец); титан с пескоструйной обработкой поверхности Al2O3 с размером зерна 355-300 мкм (2 образец); титан с плазменным напылением титанового порошка ВТ 1-0 с размером зерна 10-20 мкм (3 образец).

Методы исследования. В работе применяли клеточные культуры фибробластов кожи и МСК человека. С помощью МТТ-теста, а также прижизненной окраски клеток флуоресцеиндиацетатом и бромистым этидием in vitro оценивали цитотоксичность образцов материалов, а также их влияние на прикрепление и пролиферацию клеток. Во всех случаях контролем служили лунки с клетками без образцов. Окраску акридиновым оранжевым и метод СЭМ использовали для определения морфологии клеток.

Клетки культивировали на среде ДМЕМ с добавлением 10% эмбриональной телячьей сыворотки при 37 °С в условиях насыщающей влажности в атмосфере с 5% СО2. При определении цитотоксичности клетки высевали с плотностью 50 тысяч на лунку, через 24 часа в лунки вносили образцы и инкубировали 72 часа. В экспериментах по определению эффективности прикрепления МСК их высевали по 60 тысяч на образец и культивировали в течение 3 дней. При оценке эффективности пролиферации МСК высевали по 20 тысяч на образец и культивировали в течение 14 дней. В последнем случае оптическую плотность элюата определяли отдельно как для самого образца, так и для лунки, в которой он находился. Оптическую плотность элюата измеряли на плашечном фотометре ЭФОС 9305 при длине волны 570 нм. Для сопоставления экспериментальных значений оптической плотности с количеством клеток на образцах была построена калибровочная кривая. С этой целью клетки в известном количестве высевали в лунки 24-луночного планшета, а на следующий день проводили МТТ-тест.

Для изучения организации клеточного слоя методом СЭМ образцы материалов с клетками фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида и в 2% растворе OsO4, обезвоживали и высушивали в критической точке на аппарате Hitachi HCP-2. Полученные препараты напыляли медью в атмосфере аргона на приборе Balzers SCD 040 и исследовали в сканирующем электронном микроскопе Philips SEM-515.

Результаты. Поверхность образцов. Рельеф поверхности образцов зависит от способа их обработки. После фрезерования поверхность образца 1 образована параллельными канавками. Неровный, изломанный рельеф образца 2 является следствием пескоструйной обработки. Более сглаженная поверхность с мелкими гранулами в образце 3 отражает напыление титановым порошком.

Цитотоксичность и эффективность прикрепления. При исследовании цитотоксичности для фибробластов кожи и мезенхимальных стволовых клеток человека были получены сходные результаты. Цитотоксические свойства у изученных материалов не обнаружены.

Материалы IX международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке» РУДН, Москва

Эффективность пролиферации МСК. На образце 1 произошло троекратное увеличение количества клеток, но эффективность пролиферации оказалась все же ниже, чем на образцах 2-3. При этом суммарное количество клеток на образцах и в лунках превышает таковое в контроле, что может быть связано как с увеличением поверхности, пригодной для роста клеток, так и со стимулирующим действием этих образцов на МСК.

Заключение. Титан обладает хорошими адгезивными свойствами для МСК. Пролиферация клеток наиболее активно происходит на образцах из титана с плазменным напылением. Далее в порядке убывания следуют титан с пескоструйной обработкой и с фрезерной обработкой поверхности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2007. Т. 9. № 4.

2. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2006. Т. 8. № 4.

3. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2005. Т. 7. № 4.

4. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2004. Т. 6. № 4.

5. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2003. Т. 5. № 4.

6. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2002. Т. 4. № 4.

7. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2001. Т. 3. № 4.

8. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2000. Т. 2. № 4.

9. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2007. Т. 9. № 12. URL: http ://e-pubmed. org/isu. html.

10. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2006. Т. 8. № 12. URL: http ://e-pubmed. org/isu. html.

11. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2005. Т. 7. № 12. URL: http ://e-pubmed. org/isu. html.

12. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2004. Т. 6. № 12. URL: http ://e-pubmed. org/isu. html.

13. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2003. Т. 5. № 12. URL: http ://e-pubmed. org/isu. html.

14. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2002. Т. 4. № 12. URL: http ://e-pubmed. org/isu. html.

15. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2001. Т. 3. № 1. URL: http ://e-pubmed. org/isu. html.

16. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2000. Т. 2. № 1. URL: http ://e-pubmed. org/isu. html.

МатериалыIIX международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке» РУДН, Москва

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.