Micro-Arc Zn- and Ag-Containing Coatings for Implants with Complex Porous Architecture Obtained by 3D Printing Method from Titanium Alloy
Open Access
- 9 July 2020
- journal article
- research article
- Published by ECO-Vector LLC in Traumatology and Orthopedics of Russia
- Vol. 26 (2), 109-119-119
- https://doi.org/10.21823/2311-2905-2020-26-2-109-119
Abstract
Актуальность. Создание пористых трехмерных материалов для возмещения дефектов кости и ее последующей регенерации является важным направлением медицинского материаловедения. Определяющими являются свойства поверхности имплантата при взаимодействии последнего с костной тканью. Цель исследования — оценить физико-химические свойства и совместимость с тканями живого организма пористых имплантатов со сформированными методом микродугового оксидирования кальций-фосфатными Zn- и Ag-содержащими покрытиями. Материал и методы. Имплантаты с различными типами пористой структуры получали методом прямого лазерного спекания из порошков титанового сплава Ti-6Al-4V. На поверхности имплантатов были сформированы методом микродугового оксидирования кальций-фосфатные покрытия, в том числе Zn- и Ag-содержащие. Результаты. Покрытия, нанесенные в электролитах разных составов, равномерно распределены по сетчатой структуре имплантатов. Фазовый состав Zn-содержащих покрытий, нанесенных в кислом электролите, представлен аморфными фосфатами кальция. Ag-содержащие покрытия, нанесенные в щелочном электролите, имеют аморфно-кристаллическую структуру, в качестве кристаллической фазы в них идентифицируется трикальцийфосфат в модификации α и β. По результатам МТТ-теста была выявлена высокая метаболическая активность постнатальных фибробластов человека линии pFb при их совместном культивировании с экстрактами образцов кальций-фосфатных Zn- и Ag-содержащих покрытий в течение 48 ч. в условиях 37ºС, в 5% атмосфере СО2, в сравнении с величиной метаболической активности постнатальных фибробластов человека интактной культуры. Заключение. В процессе исследования влияния кальций-фосфатных Zn- и Ag-содержащих покрытий на живые постнатальные фибробласты человека линии pFb выявили сохранение жизнеспособности клеток культуры, что позволяет сделать заключение о том, что изделие и его компоненты не влияли негативно на показатель клеточного дыхания, что обеспечивает сохранность жизнеспособности клеток в течение 48 ч. Однако необходимы дальнейшие исследования для определения скорости биорезорбции и степени выраженности антибактериальных свойств кальций- фосфатных Zn- и Ag-содержащих покрытий.Keywords
This publication has 20 references indexed in Scilit:
- Chemical leveling mechanism and oxide film properties of additively manufactured Ti–6Al–4V alloyJournal of Materials Science, 2019
- 3-D printed Ti-6Al-4V scaffolds for supporting osteoblast and restricting bacterial functions without using drugs: Predictive equations and experimentsActa Biomaterialia, 2019
- Current Biomedical Applications of 3D Printing and Additive ManufacturingApplied Sciences, 2019
- Fabrication of fillable microparticles and other complex 3D microstructuresScience, 2017
- Superhydrophilic (superwetting) surfaces: A review on fabrication and applicationJournal of Industrial and Engineering Chemistry, 2017
- Fully porous 3D printed titanium femoral stem to reduce stress-shielding following total hip arthroplastyJournal of Orthopaedic Research, 2016
- Superhydrophobic materials for biomedical applicationsBiomaterials, 2016
- Design and characterization of calcium phosphate ceramic scaffolds for bone tissue engineeringDental Materials, 2016
- An insight into functionalized calcium based inorganic nanomaterials in biomedicine: Trends and transitionsColloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2015
- Significance of calcium phosphate coatings for the enhancement of new bone osteogenesis – A reviewActa Biomaterialia, 2014