Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ХИТОЗАНОВОГО ПОКРЫТИЯ НА КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ АНОДИРОВАННОГО ТИТАНА ВТ1-0 В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ'

ВЛИЯНИЕ ХИТОЗАНОВОГО ПОКРЫТИЯ НА КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ АНОДИРОВАННОГО ТИТАНА ВТ1-0 В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
29
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИМПЛАНТАЦИЯ / ДЕНТАЛЬНАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ / ОСТЕОИНТЕГРАЦИЯ / ТИТАН / ХИТОЗАН / ГАЛЬВАНОЗ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Фролова О.С., Касач А.А., Ширвель А.А., Поспелов А.В., Курило И.И.

В рамках данной работы методами линейной вольтамперометрии, а также электрохимической импедансной спектроскопии изучено влияние хитозанового покрытия на коррозию в растворах Хэнка и ротовой жидкости анодированного в пирофосфатном электролите титана ВТ1-0. Установлено, что молекулярная масса хитозана оказывает существенное влияние на его защитные и бактерицидные свойства. Показано, что наиболее высокими защитными свойствами обладают покрытия на основе высокомолекулярного хитозана. Использование низкомолекулярного хитозана при нанесении покрытия более целесообразно с точки зрения антибактериальной активности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Фролова О.С., Касач А.А., Ширвель А.А., Поспелов А.В., Курило И.И.

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

THE EFFECT OF CHITOSAN COATING ON THE CORROSION BEHAVIOR OF ANODIZED TITANIUM ВT1-0 IN BIOLOGICAL MEDIA

Within the framework of this work, the influence of chitosan coating on corrosion in solutions of Hank and oral fluid of titanium BT1-0 anodized in pyrophosphate electrolyte was studied by linear voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. It has been established that the molecular weight of chitosan has a significant effect on its protective and bactericidal properties. It is shown that coatings based on high - molecular chitosan have the highest protective properties. The use of low - molecular chitosan when applying the coating is more appropriate from the point of view of antibacterial activity.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ХИТОЗАНОВОГО ПОКРЫТИЯ НА КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ АНОДИРОВАННОГО ТИТАНА ВТ1-0 В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ»

Влияние хитозанового покрытия на коррозионное поведение анодированного титана ВТ1-0 в биологических средах

Фролова О.С.1, Касач А.А.2, Ширвель А.А.2, Поспелов А.В.2, Курило И.И.2, Печко П.М.3, Храменков С.И.1, Белодед Л.В.1

1Белорусский государственный медицинский университет, Минск 2Белорусский государственный технологический университет, Минск 331-я городская поликлиника, Минск, Беларусь

Frolova O.S.1, Kasach A.A.2, Shirvel А.А.2, Pospelov A.V.2, Kurilo I.I.2, Pechko P.M.3, Khramenkov S.I.1, Beloded L.V.1

Belarusian State Medical University, Minsk 2Belarusian State Technological University, Minsk 331 City Polyclinic, Minsk, Belarus

The effect of chitosan coating on the corrosion behavior

of anodized titanium 8T1-0 in biological media

Резюме. В рамках данной работы методами линейной вольтамперометрии, а также электрохимической импедансной спектроскопии изучено влияние хитозанового покрытия на коррозию в растворах Хэнка и ротовой жидкости анодированного в пирофосфатном электролите титана ВТ1-0. Установлено, что молекулярная масса хитозана оказывает существенное влияние на его защитные и бактерицидные свойства. Показано, что наиболее высокими защитными свойствами обладают покрытия на основе высокомолекулярного хитозана. Использование низкомолекулярного хитозана при нанесении покрытия более целесообразно с точки зрения антибактериальной активности.

Ключевые слова: имплантация, дентальная имплантация, остеоинтеграция, титан, хитозан, гальваноз.

Медицинские новости. — 2022. — №12. — С. 68-74. Summary. Within the framework of this work, the influence of chitosan coating on corrosion in solutions of Hank and oral fluid of titanium BT1-0 anodized in pyrophosphate electrolyte was studied by linear voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. It has been established that the molecular weight of chitosan has a significant effect on its protective and bactericidal properties. It is shown that coatings based on high-molecular chitosan have the highest protective properties. The use of low-molecular chitosan when applying the coating is more appropriate from the point of view of antibacterial activity.

Keywords: implantation, dental implantation, osseointegration, titanium, chitosan, galvanosis. Meditsinskie novosti. - 2022. - N12. - P. 68-74.

Одной из медико-социальных проблем современной стоматологии является повышение эффективности комплексного лечения больных с проблемами зубочелюстной системы, возникающими вследствие кариеса, пульпита, абсцесса, гингивита, периостита и т.д. [1]. Челюстно-лицевая область является неотъемлемой частью целостности организма человека. Все процессы, происходящие в этой области, так или иначе, влияют на состояние организма в целом. Неправильный уход за ротовой полостью и несвоевременное обращение за медицинской помощью может привести к осложнениям, таким как воспаление, разрушение зубов и их потеря [2, 3]. Потеря даже одного зуба приводит к разбалансировке деятельности ротовой системы. При этом нарушается положение соседних зубов, которые начинают не так крепко держаться в десне, что впоследствии может привести к их потере. Также происходит искривление зубного ряда, нарушение прикуса, повышение риска развития заболеваний пародонта [4, 5].

Помимо вышеуказанных проблем может происходить снижение эффективности приема пищи, так как ухудшается степень пережевывания и, соответственно, переваривания содержимого желудка. Закономерное следствие этого - заболевания желудочно-кишечного тракта и нарушение обменных процессов [6, 7]. Проблемы, связанные с кусанием, пережевыванием пищи и восстановлением эстетики ротовой полости, устраняются путем имплантации, позволяющей заменить утерянные зубы.

Процесс имплантации и его длительность отличаются в зависимости от типа имплантатов. Как правило, имплантаты могут быть классическими (цилиндрические, винтовые), пластинчатыми или базальными конструкция-

ми. Наиболее востребованной остается установка имплантата классического типа. Подобный способ имплантации предусматривает достаточно длительное время приживления штифта или винта, но при этом дает высокие результаты [8, 9].

Материалы для имплантатов должны удовлетворять целому комплексу требований по биомеханической и биохимической совместимости с тканями человеческого организма. В основе биомеханической совместимости лежит схожее поведение материала имплан-тата с тканью организма пациента при использовании в процессе жизнедеятельности.

Из многочисленных материалов, используемых в ортопедических и дентальных имплантатах, широкое при-

Таблица 1 | Справочный элементный состав сплава ВТ1-0

Содержание в сплаве, мас.%

C H O N Fe Si Ti

до 0,07 до 0,01 до 0,12 до 0,04 до 0,18 до 0,1 баланс

ЩЭвИИаН Составы модельных биологических сред

Компонент Содержание в растворе, г/дм3

Раствор Хэнкса Раствор искусственной слюны

NaCl 8,00 0,40

KCl 0,40 0,40

CaCl2 0,14 0,80

MgSO4-7H2O 0,10 -

MgCl2-7H2O 0,10 -

Na2HPO4-2H2O 0,06 0,69

KH2PO4 0,06 -

NaHCO3 0,35 -

Na2S - 0,005

(NH2)2CO (мочевина) - 1,00

pH 7,4 7,0

менение нашли технически чистый титан (ТО и его сплавы, как правило, сплав ВТ1-0. Применение титана и его сплавов обусловлено его высокой биосовместимостью, механической прочностью и коррозионной стойкостью [10—12].

Однако, несмотря на успешное использование титана и его сплавов для имплантации, все еще существует вероятность отторжения дентального имплантата. В процентном выражении такие случаи составляют 5-10%. Отторжение дентального имплантата может быть связано с плохой остеоинтегра-цией, механическими свойствами, иммобилизацией и инфекциями [13]. Стоит отметить, что титан и его сплавы сами по себе не обладают свойствами остеокондуктивности или остеоиндук-тивности и подвержены бактериальному росту [14-16].

Остеоинтеграция определяется как функциональный контакт костной ткани с поверхностью имплантата. Процесс остеоинтеграции характеризуется гемостазом, воспалением, пролиферацией и ремоделированием кости [17]. Формирование адекватного контакта кости с имплантатом является отличительной чертой успешной остео-интеграции [18, 19].

Для повышения биологической активности и антибактериальных свойств имплантационных материалов из титана и его сплавов применяют различные методы модификации поверхности и используют различные биоматериалы [20].

СЭМ-изображения поверхности образцов анодированного титана без (а) и с хитозановым покрытием (б-г)

Шш ! 1 ■ яш шшшвщ

а б

ниши ш$штяят ! 1 ! 1 я

в г Примечание: образец а - ПЭО; б - Н; в - М; г

ЦабВиЕаВ Элементный состав покрытий ПЭО и ПЭО/хитозан на титане ВТ1-0 (область сканирования составляла 100 х 100 мкм)

Образец Содержание, мас. %

Ti P C N O

ПЭО 64,1 6,7 - - 29,2

H 0,6 - 31,3 21,6 46,5

M 2,2 0,1 30,7 21,1 45,9

L 5,0 0,3 31,2 19,7 43,8

Одним из эффективных способов модификации и формирования микрошероховатой структуры поверхности титана является плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО) [21]. Метод ПЭО основан на анодной или переменно-токовой поляризации обрабатываемого материала в водных растворах электролитов при высоком напряжении, которое вызывает микродуговые разряды, протекающие по поверхности электрода [22, 23]. В результате локального высокоэнергетического воздействия в состав формируемого на металлической поверхности анодно-оксидного слоя включаются как элементы металлической матрицы (окисленный металл), так и элементы электролита. Полученное покрытие характеризуется высокими адгезионными и антикоррозионными свойствами [24-28].

Покрытие, сформированное на титановой матрице методом ПЭО

в водном растворе, обычно состоит из кристаллических фаз рутила и анатаза. Образовавшиеся кристаллы усиливают адсорбционно-химическое взаимодействие [29] физиологических жидкостей (ионов кальция и фосфатов) с поверхностью имплантата, тем самым положительно влияя на биоактивность и скорость остеоинтеграции.

Известно, что для имитации внеклеточного матрикса костной ткани и усиления остеокондуктивного и/или остео-индуктивного эффекта имплантатов целесообразно использовать покрытия на основе природных полимеров [30-32]. Для этих целей были изучены биоматериалы, которые имитируют сложные физиологические функции динамичной нативной ткани, что облегчает межклеточное взаимодействие: крахмал, коллаген, желатин, альгинат, целлюлоза, эластин, фиброин шелка, кератин, хитин, [12, 33, 34]. Было установлено, что для

| ИК-спектры исследуемых образцов покрытий ПЭО/ I хитозан на титане ВТ1-0

3000 2500 2000 Волновое число, см"1

Примечание: образец а - М; б - L; в - Н.

Поляризационные кривые образцов анодированного титана без (1) и с хитозановым покрытием (2-4) в растворе Хэнка

Примечание: образец 1 - ПЭО; 2 - H; 3 - M; 4 - L.

Поляризационные кривые образцов анодированного титана без (1) и с хитозановым покрытием (2-4) в растворе искусственной слюны

-10

Л * щА

Vx \Ч W fl

■ * Ч \ \ ■ \ /

\ у

J Ajf/1

1! ! : I i L.

я \ 1' 1 7 1 ■ 1

1 • -2

1 1 —A— —is— -3 4

I , 1

-0.3

-0.2

-0.1

0.1

0.2

Примечание

0.0

Е, В

образец 1 - ПЭО; 2 - H; 3 - M; 4 - L.

о.з

в среде этилового спирта (96%), после чего подвергали ультразвуковой очистке в 96% этаноле в течение 5 минут. Генератором ультразвуковых колебаний служил гомогенизатор ультразвуковой иР 200 №.

ПЭО образцов титана ВТ1-0 проводили в пирофос-фатном электролите следующего состава: №4Р207 - 10 г/ дм3;

изготовления ортопедических протезов и зубных имплантатов наиболее эффективными природными биополимерами оказались белок - кератин и полисахарид - хитозан.

Цель исследования - установить влияние биополимерного покрытия на основе хитозана с различной молекулярной массой на антикоррозионные и биоцидные свойства анодированного титана марки ВТ1-0. Материалы и методы В качестве объектов исследования использовали образцы сплава ВТ1-0 с геометрическими размерами 20х20х5 мм. Справочный элементный состав сплава ВТ1-0 представлен в таблице 1.

Перед проведением плазменно-электролитического оксидирования подложки шлифовали наждачной бумагой различной зернистости (Р800-Р2000)

№0Н - 1 г/ дм3. Процесс осуществляли в импульсном режиме при скважности импульсов 2 и частоте 2 Гц. Длительность обработки составляла 600 с при анодной плотности тока импульса 30 А/дм2. Материалом катода служила нержавеющая сталь марки Х18Н9Т.

Для приготовления раствора хито-зана использовали порошок высокомолекулярного (Н), среднемолекулярного (М) и низкомолекулярного хитозана, ледяную уксусную кислоту, этанол (99,9%), а также деионизированную воду с удельным сопротивлением не менее 18 МОм-см. Состав для нанесения конверсионных покрытий на основе хитозана, г/ дм3: хитозан - 10; уксусная кислота - 1; рН - 5 (корректировали 1 М №0Н).

Хитозановые покрытия наносили методом двукратного вертикального погружения предварительно анодиро-

ванных образцов титана в электролит-суспензию. После первого погружения образец извлекали из суспензии и в течение 5 минут давали стечь лишним остаткам суспензии. После чего повторяли всю последовательность операций. Сушку образцов проводили в вертикальном положении в течение 2 ч при комнатной температуре, а затем в течение 2 ч при 50 оС - в сушильном шкафу. Обозначения образцов покрытий соответствуют типу порошка хитозана, применяемого для его получения (образцы H, M и L).

Морфологию, качественный и количественный состав поверхности образцов изучали c помощью электронного микроскопа JEOL JSM-5610 LV (Jeol Ltd. Япония), оснащенного системой элементного микрорентгеноспектрального анализа JED-2201 (EDX). ИК-спектры исследуемых образцов покрытий получали на ИК-Фурье микроскопе Nicolet iN 10 (Thermo Scientific, США).

Электрохимические исследования коррозии полученных образцов проводили на потенциостате/гальваностате Autolab PGNST 302N в трехэлектродной ячейке с нижним креплением рабочего электрода в растворах Хэнка и искусственной ротовой жидкости. Активная площадь рабочего электрода составляла 1 см2. В качестве электрода сравнения использовали насыщенный хлоридсе-ребряный электрод, а противоэлектро-да - графит. Поляризационные кривые снимали в диапазоне потенциалов от -200 мВ до +500 мВ относительно стационарного потенциала при линейной скорости развертки потенциала 1 мВ/с. Время установления стационарного

ЦайлОЕнВ Электрохимические параметры коррозии образцов анодированного титана без и с хитозановым покрытием

Образец a« В ьк, в аа, В Ьа, В ЕКОр, В iкор, 10-8 А/см2 'па^ 10-8 А/см2

Раствор Хэнка

ПЭО -0,862 -0,10 0,81 0,12 -0,09 3,47 32,36

H -0,444 -0,043 0,46 0,071 -0,10 1,29 5,49

m -0,53 -0,053 0,40 0,067 -0,12 1,99 19,99

L -0,631 -0,068 0,60 0,094 -0,12 2,50 11,22

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Раствор искусственной слюны

ПЭО -0,85 -0,094 0,71 0,113 -0,14 3,16 15,84

H -0,59 -0,063 0,89 0,13 -0,10 2,20 6,61

m -0,59 -0,067 0,66 0,098 -0,08 2,39 22,38

L -0,68 -0,073 0,70 0,11 -0,12 2,45 23,44

потенциала - 30 мин. Токи коррозии рассчитывали по пересечению прямолинейных тафелевских участков катодных и анодных кривых при поляризации больше ±50 мВ. Спектры электрохимической импедансной спектроскопии регистрировали в диапазоне частот от 105 до 10-2 Гц с амплитудой переменного напряжения 10 мВ. Анализ спектров, подбор эквивалентных схем и расчет параметров их элементов проводили с использованием программного обеспечения ZView 3.2.

В таблице 2 представлены составы используемых коррозионных сред.

Антимикробную активность хитозана изучали методом диффузии в агар. В качестве тест-микроорганизмов использовали Bacillus subtilis 168, Staphylococcus aureus, Escherichia coli АТСС 8739, Pseudomonas aeruginosa и дрожжеподоб-

ные грибы - Candida albicans АТСС 10231. Подготовку питательных сред и получение суточных культур микроорганизмов выполняли согласно методике, приведенной в ОФС 2.6.1 «Стерильность».

Для определения антимикробной активности гидрогелей хитозана использовали метод «лунок». На засеянных суточными культурами микроорганизмов (метод поверхностного посева) плотных питательных средах стерильно делали лунки - 12 мм, в которые вносили по 100 мкл растворов хитозана соответствующих концентраций. Выдерживали чашки в течение 1 ч при комнатной температуре, после чего инкубировали 48 ч при температуре 32-34 °С. Оценку антимикробных свойств осуществляли по диаметру зоны ингибирования роста микроорганизмов.

Результаты и обсуждение

С помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) были получены изображения поверхности титана ВТ1-0 после нанесения покрытий. После ПЭО (рис. 1а) на поверхности титана образуется шероховатое покрытие с большим количеством пор, диаметр которых варьирует в диапазоне от 1 до 5 мкм. Последующее нанесение хитозана приводит к образованию на поверхности анодирования титана полимерного покрытия (рис. 1б—г). Как видно из полученных микрофотографий, молекулярная масса хитозана в существенной мере оказывает влияние на морфологию образующихся конверсионных покрытий. Использование высокомолекулярного хитозана (рис. 1б) позволяет получать однородные и сплошные полимерные покрытия. По мере снижения молекулярной массы полимера наблюдается увеличение шероховатости образца, что, вероятно, обусловлено уменьшением толщины образующихся покрытий. Молекулярная масса полимера влияет на вязкость суспензии для нанесения покрытий. Повышенная вязкость суспензии позволяет большему количеству хитозана задерживаться на поверхности образца и приводит к утолщению покрытия.

Элементный состав поверхности полученных образцов представлен в таблице 3.

ПЭО способствует образованию на поверхности титана металлокерами-ческого покрытия, преимущественно состоящего из Т и О. В процессе ПЭО происходит образование диоксида титана, модификации рутила и анатаза.

I Спектры импеданса в виде диаграмм Найквиста образцов анодированного титана без и с хитозановым покрытием в растворе Хэнка

Незначительное количество Р в составе покрытия, вероятно, обусловлено образованием малорастворимого фосфата, либо прирофосфата титана (IV). Как видно из таблицы 2, сформированные композиционные покрытия ПЭО/хито-зан преимущественно состоят из С, О и N что характерно для хитозана. Также наблюдается незначительное количество Т и Р. Стоит отметить, что с увеличением молекулярной массы хитозана происходит количественное снижение содержания титана (с 5.0 до 0.6 мас. %) и фосфора (с 0.3 до 0.1 мас. %). Это указывает на формирование более однородного и толстого слоя биополимера.

На рисунке 2 представлены ИК-спектры полученных покрытий ПЭО/ хитозан на образце сплава ВТ1-0.

На ИК-спектрах исследуемых образцов покрытий наблюдаются характеристические полосы пропускания, соответствующие хитозану. Наличие полос пропускания 1652 см-1 соответствуют деформационным колебаниям группы N—-1 во вторичных аминах, а 1565 и 1415 см-1 - валентным колебаниям С-О и СН2. Валентные колебания при полосе пропускания 1261 см-1 соответствуют С-О в группе С-О-С. Полосы пропускания в диапазоне 1379 до 1316 см-1 соответствуют деформационным колебаниям в СН3 группе. Полосы пропускания 1152 см-1, 1064 см-1 и 1028 см-1 характерны для колебаний пиранозного кольца. Изменение формы полосы в диапазоне 3300-3352 см-1 соответствует валентным колебаниям N-H группы вторичных аминов [35]. Согласно данным исследователей [36], группа полос высокой интенсивности в области 2921-2855 см-1 соответствует валентным колебаниям С-Н связи в -СН3 и =СН2 группах углеводородной цепи. Полосы пропускания 1736 см-1 и 1152 см-1 соответствуют С-О валентным колебаниям группы О-СН3. Широкая интенсивная полоса в диапазоне от 3600 до 3000 см-1 соответствует валентным колебаниям гидроксильных групп.

Также предположительно валентные колебания в области 1160-1060

ЦабЕЕбнН Параметры подбора эквивалентной схемы

Образец Rs, Ом см2 R,, Ом см2 Y,, Ом-1см-2сп n1 R2, Ом см2 Y2, Ом-1см-2сп П2

Раствор Хэнка

ПЭО 97,0 8153 2,04-10-6 0,63 1,87-106 2,07-10-5 0,64

H 94,0 17172 2,75-10-6 0,61 9,87м -107 2,67-10-5 0,84

M 91,0 15238 2,74-10-6 0,61 9,43-107 3,18-10-5 0,73

L 91,0 36144 1,90-10-6 0,61 9,15-107 3,17-10-5 0,78

Модельный раствор ротовой жидкости

ПЭО 125,0 68250 3,16-10-7 0,73 7,36-106 2,16-10-5 0,60

H 160,1 85815 2,27-10-6 0,56 9,38-107 2,42-10-5 0,77

M 125 17250 1,58-10-6 0,60 2,02-106 2,28-10-5 0,64

L 277,9 73063 9,64-10-7 0,64 2,50-106 2,56-10-5 0,74

| Фотографии чашек Петри с засеянными суточными культурами после контакта с высокомолекулярным (Н), среднемолекулярным (М) и низкомолекулярным хитозаном

Примечание: а - культура Bacillus subtilis 168; б - Staphylococcus aureus; в - Escherichia coli АТСС 8739; г - Pseudomonas aeruginosa; д - Candida albicans АТСС 10231.

см-1 могут указывать на присутствие в структуре покрытия фосфатов, так как данные полосы соответствуют валентным асимметричным колебаниям концевых групп РО3. Наличие полосы на спектре пропускания при 900 см-1 обусловлено валентным симметричным и асимметричным колебаниям Р-О-Р связей.

На рисунках 3 и 4 представлены поляризационные кривые (ПК) полученных образцов, снятые в растворе Хэнка и в растворе ротовой жидкости. Как следует из полученных поляризационных зависимостей, нанесение конверсионных

покрытий на основе хитозана не оказывает существенного влияния на ход катодных ветвей ПК. На анодных ПК можно выделить широкую пассивную область. В этой области скорость анодных процессов практически не зависит от значения приложенного анодного потенциала.

В таблице 2 представлены электрохимические параметры коррозии полученных образцов в исследуемых средах. Плотность тока коррозии образца ПЭО в растворе Хэнка и искусственной слюны составляет 3,4710-8 и 3,16 10-8 А/см2 соответственно. Допол-

ОблиВаН Результаты исследования биоцидных свойств высокомолекулярного (H), среднемолекулярного (M) и низкомолекулярного (L) хитозана

Штамм Диаметр зоны ингибирования, мм

Образец хитозана

L М H

Bacillus subtilis 168 18 16 -

Staphylococcus aureus 16 13 -

Escherichia coli АТСС 8739 18 15 -

Pseudomonas aeruginosa - - -

Candida albicans АТСС 10231 18 15 -

нительное нанесение на поверхность анодированного титана конверсионных покрытий на основе хитозана приводит к уменьшению плотности тока коррозии в 1,3-2,7 раза. Необходимо отметить, что покрытия на основе высокомолекулярного хитозана (H) характеризуются более высокими защитными свойствами.

Также дополнительное нанесение хитозана приводит к снижению скорости анодных процессов, протекающих при потенциалах, соответствующих области пассивации.

Для более детального изучения влияния хитозанового покрытия на коррозионное поведение анодированного титана ВТ1-0 в биологических средах использовали электрохимическую импедансную спектроскопию. На рисунках 5 и 6 представлены спектры импеданса в виде диаграмм Найквиста полученных образцов анодированного титана ВТ1-0. На годографах импеданса в области высоких и низких частот можно выделить две временные константы. Временная константа в области высоких частот характеризует процессы, протекающие на внешнем слое покрытия. Временная константа в области низких частот обусловлена процессами, протекающими внутри пор ПЭО покрытия.

Для количественного описания полученных спектров импеданса использовали эквивалентные схемы, изображенные на рисунке 7. В предложенных схемах применяли элемент постоянной фазы (CPE).

В представленных на рисунке 7 эквивалентных схемах: Rs - сопротивление электролита, Ом^см2; R1 - внешнего слоя, Ом^см2; Y1 - емкость внешнего слоя, Ом-Чм-Ч"; R2- сопротивление внутреннего (барьерного) слоя, Ом^см2; Y2 - емкость внутреннего слоя, Ом-Чм-Ч".

Результаты подбора эквивалентной схемы для полученных спектров импеданса представлены в таблице 5.

Как видно из представленных данных, дополнительное нанесение хитоза-нового покрытия приводит к увеличению сопротивления как внешнего (R1), так и внутреннего (R2) слоев. Исходя из этого, можно предположить, что в процессе нанесения полимер уплотняет поры анодированного титана, что приводит к росту защитных свойств покрытия.

Оценка антибактериальной активности используемых образцов хитозана с различной молекулярной массой проводилась по методу дисков. На рисунке 8 представлены фотографии чашек Петри с засеянными суточными культурами после экспозиции образцов хитозана. Антибактериальные свойства хитозана оценивали по диаметру зоны ингибиро-вания роста микроорганизмов.

Как видно из данных таблицы 6, молекулярная масса хитозана оказывает существенное влияние на его антибактериальные свойства. Высокомолекулярный хитозан практически не обладает антибактериальными свойствами. Вероятно, это обусловлено его низкой растворимостью. Наиболее высокими антибактериальными свойствами обладает низкомолекулярный хитозан. Используемые образцы хитозана не оказывают ингибирующего действия на рост Pseudomonas aeruginosa. Антибактериальное действие хитозана описывается следующими механизмами [37]:

- положительно заряженные группы (NH3+) хитозана взаимодействуют с мембраной бактерий, изменяя проницаемость клеток;

- ингибирование роста микробов за счет хелатирования питательных веществ и основных металлов, необходимых для роста бактерий.

Таким образом, при нанесении на изделия биомедицинского назначения

покрытий ПЭО/хитозан с точки зрения антибактериальной активности более предпочтительным является использование низкомолекулярного хитозана.

Заключение

Полученные исследования показали, что молекулярная масса хитозана оказывает существенное влияние как на антикоррозионные, так и антибактериальные свойства покрытий ПЭО/хито-зан, сформированных на титане ВТ1-0. В растворе Хэнка и в модельном растворе ротовой жидкости покрытия ПЭО/ хитозан на основе высокомолекулярного биополимера обладают более высокими антикоррозионными свойствами, но не проявляют антибактериальных свойств по отношению ко всем исследуемых микроорганизмам. Нанесение на анодированный титан конверсионных покрытий на основе низкомолекулярного хитозана приводит к снижению защитных свойств в 1,1-1,9 раза по сравнению с покрытиями на основе высокомолекулярного хитозана. В то же время использование хитозана с низкой молекулярной массой приводит к усилению антибактериальных свойств покрытий ПЭО/ хитозан по отношению к штаммам Bacillus subtilis 168, Staphylococcus aureus, Escherichia coli АТСС 8739 и дрожжеподобным грибам - Candida albicans АТСС 10231.

С П И С О К И С П О Л Ь З О В А Н Н Ы Х И С Т О Ч Н И К О В

1. Грачев И.Ф., Грачев Д.И., Арутюнов Д.С. // Стоматология. - 2011. - С.23-30.

2. Анурина А.А., Смирнова М.Е. // Инновации. Наука. Образование. - №34. - 2021. - С.3183-3188.

3. Вожакина Е.А., Матюхина М.А. // Устойчивое развитие науки и образования. - 2017. - №12. -С.235-244.

4. Cordray FE. // Int. J. Oral. Sci. - 2016. - Vol.30, N8(2). - Р.126-132.

5. Rikmasari, R. Risk factors of orofacial pain: a population-based study in West Java Province, Indonesia / R. Rikmasari. G. Yubiliana, T Maulina // Open. Dent. J. - 2017. - Vol.29, N11. - Р.710-717.

6. Волкова, М.Н. Заболевания слизистой оболочки рта: учебно-методическое пособие / М.Н. Волкова, Ю.П. Чернявский, Н.А. Сахарук, Ю.Р. Елен-ская. - Витебск: ВГМУ 2016. - 236 с.

7. Основные заболевания слизистой оболочки рта: атлас / С.И. Бородовицина [и др.]. - Рязань, 2019. - 316 с

8. Матвеев А.М., Пархамович С.Н., Ермакова Е.Е., Бусько И.И. // Современная стоматология. -2012. - №1. - С.50-52.

9. Линченко И.В., Цуканова Ф.Н., Андрущен-ко П.В. // Волгоградский научно-медицинский журнал. - 2011. - №4. - С.51-52.

10. Фролова О.С., Рабчинский С.М., Сердеч-

нова М., Головко А.И., Желудкевич М.Л., Кар-стен Б. // Современная стоматология. - 2020. -№1. - С.86-92.

11. Qin L., Dong H., Mu Z., Zhang Y, Dong G. // Carbohydr Polym. - 2015. - Vol.133. - P.236-244.

12. Saini M., Singh Y, Arora P., Arora V, Jain K. // World J Clin Cases. - 2015. - Vol.3. - P.52-57.

13. Moy P.K., Medina D., Shetty V, Aghaloo TL. // Int J Oral Maxillofac Implants. - 2005. - Vol.20. -P.569-577.

14. Tamaddon M., Samizadeh S., Wang L., Blunn G., Liu C. // Int J Biomater. - 2017. - P..5093063.

15. Abdal hay A., Hwang M.G., Lim J.K. // J sol-gel Sci Technol. - 2012. - Vol.64. - P.756-764.

16. Cochis A., Ferraris S., Sorrentino R. // J Mater Chem B. - 2017. - Vol.5. - P.8366-8377.

17. Terheyden H., Lang N.P., Bierbaum S., Stadlinger B. // Clin Oral Implants Res. - 2012. -Vol.23. - P.1127-1135.

18. Hafezeqoran A., Koodaryan R. // Biomed Res Int. - 2017. - P.9246721.

19. Наумович С.А., Головко А.И. // Современная стоматология. - 2019. - №3. - С.44-50.

20. Junker R., Dimakis A., Thoneick M., Jansen J.A. //

Clin Oral Implants Res. - 2009. - Vol.4. - P.185-206.

21. Aubakirova V, Farrakhov R., Sharipov A., Polyakova V, Parfenova L., Parfenov E. Investigation of Biocompatible PEO Coating Growth on cp-Ti with In Situ Spectroscopic Methods. Materials. - 2022. -Vol.15. - P.9.

22. Zhao Z., Pan Q., Yan J., Ye J., Liu Y // Vacuum. -

2018. - Vol.150. - P.155-165.

23. Wang P., Wu T, Xiao YT, Zhang L., Pu J., Cao W. J., Zhong X.M. // Vacuum. - 2017. - Vol.142. - P.21-28.

24. Pezzato L., Brunelli K., Diodati S., Pigato M., Bonesso M., Dabalá M. // Materials. - 2021. -Vol.14. - P.1531.

25. Park M.-G., Choe H.-C. // Surf. Coat. Technol. -

2019. - Vol.376. - P.44-51.

26. Park S.-Y, Choe H.-C. // Thin Solid Film. - 2020. -Vol.699. - P.137896.

27. Parfenov E., Parfenova L., Mukaeva V, et al. // Surf. Coat. Technol. - .2020. - Vol.404. - P.126486.

28. O'Hara M., Troughton S.C., Francis R., Clyne TW. // Surf. Coat. Technol. - 2020. - Vol.385. - P.125354.

29. Reháková M., Bakos D., Vizárová K., Soldán M., Jurícková M. // J. Biomed. Mater. Res. - 1996. -Vol.30. - P.369-372.

30. Kim T.I., Jang J.H., Kim H.W., Knowles J.C., Ku Y // Curr Pharm Des. - 2008. - Vol.14. -P.2201-2211.

31. Dias G.J., Mahoney P., Hung N.A., et al. // J Biomed Mater Res Part B Appl Biomater. - 2017. -Vol.105. - P.2034-2044.

32. Venkatesan J., Kim S.K. // Mar Drugs. - 2010. -Vol.8. - P.2252-2266.

33. Croisier IF, Jéróme C. // Eur Polym J. - 2013. -Vol.49. - P.780-792.

34. Vasconcelos A., Cavaco P.A. // Curr Drug Targets. - 2013. - Vol.14. - P.612-619.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

35. St. Thomas «Spectroscopic Tools» [Электронный ресурс]: - Режим доступа http://www.science-and-fun.de/tools

36. Кнерельман Е.И., Яруллин Р.С., Давыдова Г.И. и др. // Вестник Казанского технологического университета. - 2008. - №6. - С.68-78.

37. Hosseinnejad M., Jafari S. M. // International journal of biological macromolecules. - 2016. -Vol.85. - P.467-475.

Поступила 31.08.2022 г.

СТАТИНЫ СНИЖАЮТ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИВИВКИ ПРОТИВ ГРИППА

Оказывается, прием статинов может снизить эффективность прививки от гриппа. Стивен Блек (Steven Black) из Детской больницы в Цинциннати (Cincinnati Children's Hospital) изучил данные более чем о 5 000 пожилых людей старше 65 лет, которые в течение двух сезонов прививались от гриппа. Авторы проанализировали информацию о здоровье людей, а также о том, какие препараты они принимали в период вакцинации, до и после нее. Оказалось, что у людей, употреблявших статины, уровень антител к вирусу гриппа на 22 день после вакцинации был на 30-60% ниже, чем у тех, кто не принимал эти препараты.

Саад Омер (Saad Omer) и его коллеги из Университета Эмори (Emory University) в течение 9 сезонов изучали частоту возникновения острой респираторной инфекции. Оказалось, что прием статинов снижал эффективность вакцинации примерно в 2 раза.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что длительный прием статинов негативно влияет на эффективность вакцинации от гриппа. Исследователи считают, что людям, употребляющим статины, может потребоваться более высокая доза вакцины.

Отказываться же от прививки или прекращать прием статинов не стоит. Несмотря на то, что употребление этих препаратов несколько снижает эффективность вакцинации, она все равно сохраняет часть своих защитных свойств.

Источник: http://medpoi1al.iu

ВСКРЫЛСЯ ИСТИННЫЙ МАСШТАБ ЛЕЧЕНИЯ «СТВОЛОВЫМИ КЛЕТКАМИ»

Биоэтик Ли Тернер и молекулярный биолог Пола Ноп-флер проанализировали американский рынок медицинских услуг, связанных с клеточными технологиями.

Выяснилось, что как минимум в 570 клиниках на всей территории страны предлагаются непроверенные и неодо-бренные Администрацией по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами (FDA) методики «лечения стволовыми клетками». Авторы отмечают, что нет необходимости, как еще несколько лет назад, заниматься медицинским туризмом и выезжать для получения подобных процедур в Мексику или страны Карибского бассейна: практически во всех крупных городах США за

15 минут можно добраться до клиники, которая «вылечит» на месте.

Тернет и Нопфлер использовали для анализа информацию, размещенную на веб-сайтах клиник и компаний. Выяснилось, что «стволовыми клетками» лечат травмы и прочие ортопедические проблемы, неврологические расстройства, сердечно-сосудистые заболевания, нарушения иммунитета, повреждения спинного мозга, косметологические проблемы. В основном используются методы прямого маркетинга, адресованного непосредственно конечному потребителю.

Клиники расположены кластерами, самые крупные расположены в Калифорнии (113 клиник), Флориде (104), Техасе (71), Колорадо (37), Аризоне (36) и штате Нью-Йорк (21). При распределении по городам своеобразным чемпионом оказался Беверли-Хиллз (18 клиник), за ним - Нью-Йорк (14), Сан-Антонио (13), Лос-Анджелес (12), Остин (11), Скотсдейл (11), Феникс (10). Если делить по видам услуг то 61% предлагают «жировые стволовые клетки», 48% - «костномозговые». Плюрипотентные, эмбриональные и ксеногенные предлагаются чрезвычайно редко (соответственно 1,1 и 2 случая).

В основном введение клеточных препаратов предлагаются при ортопедических проблемах (300 случаев), боль различного генеза (150), спортивных травмах (90), неврологических заболеваниях (80) и нарушениях иммунитета (75). Практически все перечисленные методики не имеют никакого отношения к реальным клеточным технологиям, если некоторые из них и имеют одобрение FDA, то не для терапевтических целей на людях. Неизвестно, что именно пациентам вводят под видом «стволовых клеток» и к каким осложнениям это может привести, подчеркивают авторы. Кроме того, такие пациенты лишают себя шанса на участие в нормальных, одобренных клинических испытаниях настоящих клеточных препаратов. Обычные люди, подчеркивают Тернет и Нопфлер, воспринимают «стволовые клетки» как некое чудо, очередную панацею и не задумываются о таких тонкостях, как научная обоснованность, доказанная безопасность или хотя бы изученный состав вводимых им средств.

Источник: http://www.univadis.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.