Остеоциты растут быстрее и производят больше кальция на поверхности анодированного титана, покрытой углеродными нанотрубками, по сравнению с гладким анодированным титаном или неанодированной версией, использующихся на сегодняшний день в ортопедических имплантантах.

Для успешного вживления ортопедических имплантантов, применяемых для замены поврежденных костей, ткань кости должна срастись с металлом.

Инженеры университета Брауна (Brown University) под руководством Томаса Вебстера (Thomas Webster) разработали новый материал, призванный значительно повысить успешность приживления костных имплантантов.

Секрет нового материала прост: углеродные нанотрубки на анодированном титане. Титан (самый распространенный материал для костных имплантантов) электрохимически обрабатывали – анодировали, в результате чего его поверхность покрывалась защитной пленкой и ямками. Затем в ямки добавляли кобальтовый катализатор и нагревали образцы до 700°С, что приводило к образованию углеродных нанотрубок в каждой ямке.

Человеческие остеобласты – клетки-предшественники остеоцитов, клеток костной ткани, – помещали на поверхность нового материала, а также на простую титановую поверхность и на анодированный титан без нанотрубок. После трехнедельного инкубирования оказалось, что на новом материале остеоциты росли в два раза быстрее. Вдобавок клетки, контактировавшие с нанотрубками, выделяли значительно больше кальция – важнейшего элемента костной ткани.

Кроме этого очевидного преимущества перед современными ортопедическими имплантантами, новый материал, возможно, позволит получать информацию о приживлении протеза. На настоящий момент приживление имплантантов контролируют с помощью рентгеновских снимков и томографии. Ученые надеются создать новый класс имплантантов, способных «чувствовать» рост костей и передавать сигналы к внешнему датчику. Это позволило бы врачам определять, например, надо ли вводить пациенту гормоны роста или делать что-то еще, чтобы избежать дополнительной операции.

Доктор Вебстер полагает, что воплощение этой идеи реально, т.к. процесс выделения кальция клетками, растущими в углеродных нанотрубках на анодированном титане, сопряжен с выработкой электрического тока. Ток мог бы проводиться через углеродные нанотрубки и передаваться при помощи встроенного в имплантат микропередатчика к внешнему приемнику.

Статья Sirinrath Sirivisoot et al. «Greater osteoblast functions on multiwalled carbon nanotubes grown from anodized nanotubular titanium for orthopedic applications» опубликована в журнале Nanotechnology 12 сентября 2007.

 

Источник: «Коммерческая биотехнология»  по материалам Brown University.