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.
nauka-o-materialah_gosteva_implanty_illyustr_2021-10-18.png
В РУДН рождаются проекты, способные изменить целые отрасли экономики. Один из них — AgronomiaRus — высокоэффективные автоматизированные многоэтажные фермы. Девиз проекта: «Используем новейшие технологии, чтобы выращивать больше, быстрее и чище».
Студент ИМЭБ РУДН Владимир Мишаткин с командой создал прототип беспроводной инсулиновой помпы с функцией Bluetooth. Устройство автоматически рассчитывает дозировку, анализирует уровень глюкозы и предоставляет пациенту индивидуальные рекомендации для безопасного контроля диабета.
Исследователи РУДН разработали инновационную систему «Челомер» для создания высокоточных трёхмерных моделей лица за считанные секунды. Проект, поддержанный акселератором RUDN.VC, уже вышел на стадию ранних продаж.