Osseointegration of Implants with A Diamond-Like Carbon Coating in the Experiment

Abstract

Цель. Изучить в эксперименте на крысах интеграцию с костью металлических имплантатов из нержавеющей стали с алмазоподобным углеродным (DLC) покрытием. Материал и методы. Эксперимент проведен на 48 белых крысах-самцах в возрасте 6 месяцев. Животным имплантировали в метафизарные дефекты бедренной кости (диаметр 2 мм и глубина 3 мм) имплантаты из стали и стальные имплантаты с DLC-покрытием (по 24 крысы в контрольной и опытной группах). На поверхность стального имплантата наносили DLC-покрытие из отфильтрованных потоков вакуумно-дуговой плазмы. Материал покрытия не содержал примесей металлов и водорода. Нанотвердость нанесенного на образец покрытия составляла от 30 до 40 ГПа. Толщина DLC-покрытия составляла не менее 1 мкм. Эвтаназию крыс проводили через 7, 14, 30 и 90 дней после операции путем введения летальной дозы тиопентала натрия (90 мг/кг внутримышечно). Ремоделирование кости вокруг имплантатов исследовали гистологическими методами с морфометрической оценкой остеоинтеграции (контакт костной ткани с имплантатом в процентах). Результаты. Алмазоподобное углеродное покрытие на стальных имплантатах обладает высокими адгезионными качествами, о чем свидетельствует прикрепление клеток к поверхности в течение 7 дней после имплантации и формирование вокруг них костной ткани через 14 дней. Вокруг стальных имплантатов зафиксировано образование прослойки из соединительной ткани с участками костной ткани. Выявлено, что за весь период исследования вокруг имплантатов из стали с DLC-покрытием процент остеоинтеграции был выше по сравнению с имплантатами без покрытия: на 14-й день – в 2,6 раза, на 30-й день – в 2,1 раза, на 90-й день – в 1,5 раза. Заключение. Алмазоподобные углеродные покрытия на стальных имплантатах являются перспективным материалом для использования в ортопедии и травматологии благодаря биосовместимости, остеоинтеграции и отсутствию негативного ремоделирования прилегающей костной ткани. Научная новизна статьи Впервые в эксперименте изучена перестройка кости вокруг имплантатов с разработанным алмазоподобным углеродным покрытием. Установлено, что использованное покрытие обладает биосовместимостью и высокими показателями остеоинтеграции.