Аннотация 2
Введение 5
1. Анализ литературы по проблеме исследования 7
1.1 Влияние легирующих элементов в составе магниевых сплавов 10
1.2 Разновидности доклинических испытаний 12
1.2.1 In vitro 12
1.2.2 In vivo 16
2. Практическая часть 19
2.1 Тестируемые материалы и оборудование для исследований in vitro 19
2.1.2 Оборудование для доклинических испытаний 21
2.2 Исследование in vitro 27
2.2.1 Исследование качества стерилизации образцов 28
2.2.2 Определение цитотоксичности магниевых сплавов при помощи биохимического метода МТТ-теста 28
2.2.3 Определение пролиферативной активности и жизнеспособности фибробластов при внедрении исследуемых материалов 30
3. Обсуждение полученных результатов 32
3.1 Анализ результатов тестирование биорезорбируемых магниевых сплавов на культурах клеток фибробластов человека 32
3.2 Исследование качества стерилизации 33
3.3 Определение цитотоксичности 34
3.4 Определение пролиферативной активности 34
3.4.1 Контрольная культура 34
3.4.2 Исследование пролиферативной активности материалов в течении недели эксперимента 37
Заключение 44
Список используемой литературы 46
Имплантационная хирургия - достаточно перспективная и быстро развивающаяся область медицины.
Для успешных результатов имплантации необходимо учитывать множество факторов, влияющих на правильное заживление и беспроблемную эксплуатации мини-пластин, винтов, проволок или иных деталей. Нужно иметь в виду плотность, предел текучести, модуль упругости и некоторые другие характеристики используемых материалов.
При разработке импланта с целью лечения и восстановления костных структур нужно делать упор на сохранение и поддержание объема поврежденной кости, обеспечение интеграции импланта с тканями организма.
Наиболее распространенными на данный момент времени являются импланты из титана и его сплавов, также используются нержавеющая сталь, кобальто-хромовые сплавы. Однако часто данные материалы не соответствуют необходимым для использования требованиям. В связи с этим все еще стоит вопрос о разработке более подходящего для трансплантации материала. Также часто проблемой является необходимость проведения повторной операции с целью извлечения импланта из восстановленной костной ткани.
Именно поэтому одним из самых перспективных материалов для имплантации на данный момент является магний. Данное вещество обладает полной биосовместимостью, способностью полностью растворяться внутри организма. При этом сразу же встает задача по достижению оптимального времени растворения импланта внутри организма с сохранением при этом определенных значений механических свойств. Достигнуть нужных результатов можно с помощью специальных покрытий, созданием сплавов с некоторыми другими металлами и определенными параметрами обработки.
Одним из важнейших свойств в эксплуатационной хирургии является цитотоксичность материала, именно исходя из этого, из меры повреждения живых клеток тканей и органов, делается первичный вывод о пригодности сплава к использованию в качестве имплантата.
Цель представленной бакалаврской работы - исследование параметров цитотоксичности различных магниевых сплавов в процессе проведение пробирочных in vitro исследований.
В бакалаврской работе решаются следующие специфические задачи:
• поиск, изучение и анализ научных публикаций по теме исследования;
• освоение проведения исследований in vitro;
• провести исследование выбранных для анализа магниевых сплавов;
• сделать выводы о пригодности того или иного материала в качестве материала для остеосинтеза.
Тестирование биорезорбируемых магниевых сплавов на культурах клеток фибробластов человека показало, что все экспериментальные образцы вызывают гибель клеток, при этом образцы S6 (№1), J-RS1 (№4) и S12-VIKP2 (№6) обладают наиболее высокими показателями цитотоксичности, о чем говорят полученные результаты о количестве погибших клеток культуры - более 50% от общего числа, что является недопустимым в сочетании с остановкой процесса раздвоения клеток культуры по истечению 3 суток эксперимента.
Наименьшую цитотоксичность показали образцы сплавов системы Mg- 1Zn-0.16Ca: S11-VIK1P (№3) и S11-VIK1 (№2), также неплохо себя показал сплав Mg-1Zn-2,9Y: S3-VIK3 (№5). Сплавы №2 и №3 были подвергнуты обработке всесторонней изотермической ковкой.
Сплавы №№ 2 и 3 системы Mg-Zn-Ca относятся к малолегированным сплавам, их комплексная обработка в несколько этапов, включающая гомогенизацию и ВИК, общие для образцов №2 и №3, и последующую прокатку для сплава S11-VIK1P, обеспечивают им высокие показатели изотропии механических свойств, достаточные для применения показатели прочности и пластичности для обеспечения безопасной эксплуатации импланта и возможности деформировать его индивидуально для каждого пациента. Кальций и цинк, как известно, являются химическими элементами, выполняющими определенные биологические функции внутри организма человека, потому они и не несут в себе сильного токсичного воздействия. Использование данных элементов в качестве легирующих позволяет избежать развития некоторых патологических процессов при эксплуатации . Сплавы системы Mg-Zn-Y могут применяться, когда необходимо избежать кальция в составе сплава, так как данный металл подвержен вымыванию из организма.
Причиной гибели культуры в ходе проведения эксперимента, вероятнее всего, является процесс защелачивания среды при помещении образцов в культурную среду из-за происходящих химических реакций между различными химическими соединениями. Это обусловлено природой магния, который является щелочноземельным металлом, и потому достаточно легко вступает в реакции с некоторыми неорганическими солями, аминокислотами, водой и другими веществами внутри организма с последующим образованием щелочи Mg(OH)2. При реакции с водой помимо гидроксида магния также образуется газ H2.
Видимые в микроскопе оптически плотные частицы, отделившиеся от поверхности образцов, представляют собой гидроксид магния, который, тем не менее, не является токсичным для клеток в связи со своей нерастворимостью. Также стоит отметить, что при реакции вокруг образцов наблюдается наличие пузырькового газа водорода, что может неблаготворно сказаться на проведении дальнейших экспериментах на животных, в результате чего могут потребоваться дополнительные действия по отводу газа из-за возникновения внутри организма газового кармана, препятствующего правильному процессу заживления тканей.
