CC BY
12SSjmSS 18-20 октября 2022 г.
Разработка и оптимизация метода получения наноразмерного силиката кальция с использованием биологически активных стабилизаторов для регенеративной медицины
Маглакелидзе Д.Г.. Блинова А.А., Ясная М.А., Шевченко И.М.. Пирогов М.А.
Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь E-mail: [email protected]
DOI: 10.24412/cl-35673-2022-1-69-70 Каждый год множество людей сталкиваются с различными травмами различных тканей, в частности, с повреждениями костных тканей. Подобные травмы влекут за собой сильные болевые ощущения у пострадавшего, длительный период заживления поврежденного участка кости. Для решения данной проблемы используются различные методы регенерации костной ткани. Одним из наиболее распространенных методов является имплантация. Но, в свою очередь, и у этого метода есть свои недостатки, такие как риск отторжения импланта организмом и длительный процесс биоинтеграции. Поэтому актуальной задачей является поверхностная модификация имплантов биологически активными материалами [1]. Так, покрытие на основе наночастиц силиката кальция, стабилизированных аминокислотами, не только может стать дополнительным источником эссеницальных микроэлементов Ca и Si и аминокислот, но и может выступать в роли биоактивного эффективного моста между имплантом и организмом. Таким образом, ввиду перспективного применения данного материала, целью работы стали разработка и оптимизация метода получения наноразмерного силиката кальция с использованием биологически активных стабилизаторов для регенеративной медицины.
На первом этапе исследования определяли оптимальный кальцийсодержащий прекурсор. В качестве таковых использовали ацетат кальция, хлорид кальция и нитрат кальция. Осадителем выступал силикат натрия. Синтез осуществляли химическим методом в водной среде. С помощью метода точной навески готовили растворы силиката натрия и прекурсоров кальция с концентрацией 0.8 М. Далее в раствор силиката натрия добавляли раствор
SoVbTv™ НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ
прекурсора кальция. Полученные золи отмывали методом декантации дистиллированной водой с помощью центрифуги до pH = 7. Далее, отмытые осадки высушивали в сушильном шкафу при температуре 80 °С.
Полученные образцы исследовали с помощью метода сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на приборе MIRA3-LMH с системой определения элементного состава AZtecEnergy Standard/X-max 20 Tescan [2]. Анализ результатов показал, что в образце с нитратом кальция наблюдаются крупные агрегаты, имеющие кубическую форму. Микроструктура образца, полученного из хлорида кальция, представлена сферическими частицами со средним диаметром 220 нм. В образце, полученном из ацетата кальция, наблюдается пластинчатая структура частиц, собранная в агрегаты. Таким образом, установлено, что оптимальным стабилизатором является ацетат кальция.
После подбора оптимального кальций-содержащий прекурсора следующим этапом работы стало исследование влияния биологически активных стабилизаторов на микроструктуру наноразмерного силиката кальция. В качестве стабилизаторов использовали аминокислоты: L-треонин, L-лизин, L-цистеин, L-изолейцин, L-валин, L-гистидин и L-метионин.
Микроструктуру полученных образцов также исследовали с помощью СЭМ. Анализ полученных результатов показал, что поверхность образцов CaSiO3 с аминокислотами также представлена пластинчатыми структурами, собранными в агрегаты. Установлено, что добавление аминокислоты в наночастицы силиката кальция не оказывает большого влияния на структуру образцов.
В дальнейшем планируется провести исследования физико-химических и медико-биологических свойств материала, а также провести исследования остеогенной активности биопокрытия на основе силиката кальция in vitro.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Совета по грантам Президента Российской Федерации (проект СП-476.2022.4).
1. Царева А.М. и др. Биотехнология. 2020, 36(5), 31-40.
2. Kuleshov D.S. et al. PCASCNN. 2021, (13), 250-262.
