Speaker
Description
Целью исследования являлось изучение биосовместимости образцов объемного аморфного сплава Zr₅₉,₃Cu₂₉,₈Al₁₀,₄Nb₁,₅, полученного мето-дом 3D-печати на базе НИЯУ «МИФИ», с целью оценки перспектив его использования в качестве основы погружных медицинских изделий для остеореконструкции. Для синтеза сплава Zr₅₉,₃Cu₂₉,₈Al₁,₄Nb,₅ исходные слитки выплавляли в вакуумной электродуговой печи с использованием компонентов высокой чистоты (цирконий иодидный, медь М1, алюминий А99, ниобий Нб1) из сфероидизированного порошка фракции 40–63 мкм. Формирование объемных образцов осуществляли методом синтеза на подложке на установке Trumpf TruPrint 1000 (λ = 1070 нм, диаметр пятна 55 мкм, толщина слоя 20 мкм) при следующих параметрах: мощность лазера 90 Вт, скорость сканирования 1200 мм/с.
Результаты механических испытаний показали, что предел прочности при сжатии находится в диапазоне 1451–1510 МПа, модуль упругости — 76–88 ГПа. Диаграммы деформирования демонстрировали упругое пове-дение вплоть до разрушения без пластической деформации, что характерно для аморфных сплавов.
Для изучения биосовместимости полученные образцы погружали в 60% раствор этанола на 30 минут, высушивали в стерильных условиях, а затем тестировали их гемолитическую активность, цитотоксичность относительно фибробластов мыши линии L929 и колонизацию мультипо-тентными мезенхимальными стромальными клетками (ММСК) человека их поверхности. Начальные исследования показали, что описанные напечатанные образцы в процессе совместной инкубации не приводили к достоверному разрушению эритроцитов (уровень гемолиза был ниже 1%), однако оказывали выраженный цитотоксический эффект при контакте с фибробластами и слабо стимулировали поверхностную клеточную адгезию: ЛДГ активность 58% и 60%, соответственно. При этом, в лунках с образцами было выявлено множество клеток, сохранявших жизнеспособность, адгезионный и пролиферативный потенциал. Анализ полученных противоречивых данных позволил сформулировать гипотезу о том, что цитотоксический эффект был опосредован не релизом из сплава токсиче-ских продуктов, а контактом клеток с поверхностью образцов. Рентгенофазовый анализ подтвердил это предположение, показав, что поверхность исходных образцов содержала кристаллические фазы CuZr₂, Al₃Zr₄ и Cu₂Zr₄O, тогда как после полировки пики данных фаз исчезли и на ди-фрактограмме были зарегистрированы диффузные гало, характерные для аморфной структуры.
Для удаления кристаллической фазы был предложен способ химического травления, позволяющий избежать механической обработки. В результате цитотоксичность изученных образцов снизилась до 1%, а стимуляция колонизации поверхности ММСК усилилась на 40%.
Таким образом, для применения в качестве основы погружных медицинских изделий сплав Zr₅₉,₃Cu₂₉,₈Al₁₀,₄Nb₁,₅ требует обработки после получения образцов для удаления с поверхности кристаллической фазы. Обработанные таким образом образцы могут быть отнесены к биосовместимым (гемолитическая активность и цитотоксичность менее 1%) и цито-кондуктивным, способствуя адгезии и колонизации их поверхности клет-ками с остеогенным потенциалом, что указывает на перспективность дальнейшего исследования объемного аморфного сплава Zr₅₉,₃Cu₂₉,₈Al₁₀,₄Nb₁,₅, в качестве основы имплантируемых медицинских изделий.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фон-да, проект № 25-79-10314, https://rscf.ru/project/25-79-10314/
