Ученые РУДН улучшили титановые зубные импланты с помощью нанослоев графена

Для создания зубных имплантов используется титан. Он устойчив к коррозии, не опасен для тканей, не взаимодействует с тканями организма. Чтобы улучшить остеоинтеграцию (контакт импланта и зуба), на титановую поверхность «поселяют» клетки — фибробласты, остеобласты, хондроциты и стволовые клетки (мезенхимальные стромальные клетки), которые могут дифференцироваться (превращаться) в хрящевые и костные ткани. Ученые продолжают разрабатывать новые способы обработки поверхности титана, которые улучшили бы его взаимодействие с этими клетками.

«Для достижения хорошей остеоинтеграции необходимо использовать остеогенные клетки, например, остеобласты и мезенхимальные стромальные клетки. Первый этап взаимодействия клеток и имплантатов — это клеточная адгезия („прилипание“). Было доказано, что качество адгезии имеет решающее значение для способности клеток к размножению и дифференцировке. А дифференцировка мезенхимальных стромальных клеток может зависеть от поверхности титана», — кандидат физико-математических наук Екатерина Гостева, доцент базовой кафедры «Нанотехнологии и микросистемная техника» РУДН.

Группа физиков, биологов и медиков РУДН впервые предложила модифицировать поверхность титана с помощью графена, а также рассмотрела другие варианты — травление и анодирование. Первый способ — это химическое воздействие на титан. Второй — создание на поверхности металла оксидной пленки с помощью физического или электрохимического воздействия. Слои графена на титане создавали с помощью химического осаждения из газовой фазы — титановая подложка помещается в газ, который взаимодействуя с металлом производит на поверхности нужное соединение. Исследователи опробовали разные варианты подготовки титана, а затем вырастили на нем культуры стволовых клеток, чтобы найти самый эффективный способ.

Самая ярко выраженная структура поверхности титана оказалась у образца, который обрабатывали комбинированным способом — сначала травили в смеси соляной и серной кислот, а затем анодировали. С точки зрения клеточной адгезии самым эффективным оказался образец с графеновым покрытием — его создавали с помощью этанола, при температуре 950℃ в течение 35 минут.

«Образцы с анодированием и покрытием графеном при 50% содержании этанола с температурой осаждения 950 °C и 35 мин синтеза более благоприятны для адгезии, размножения и дальнейшей дифференцировки клеток по сравнению с другими образцами. Эти результаты — важный этап в разработке титановых имплантатов для доклинических исследований», — кандидат медицинских наук Александр Дымников, доцент кафедры челюстно-лицевой хирургии РУДН.

Результаты опубликованы в журнале Biomimetics.