Одной из актуальных задач медицины является изучение биосовместимых материалов для имплантации с хорошими механическими свойствами и долгим сроком службы. На данный момент для выполнения данной темы активно используются сплавы на основе никелида титана с разными разновидностями состава и структуры [1]. Они обладают рядом уникальных свойств и находят свое применение в травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии, стоматологии и многих других областях.
Как известно, в имплантации активно применяются два класса сплавов на основе никелида титана: монолитные и пористые [2]. Монолитные материалы владеют неплохими механическими
характеристиками и высокой износостойкостью [2, 3].
При более полном исследовании сплавов с такой структурой было выяснено, что при долгом воздействии на материал биологических жидкостей ионы никеля могут понемногу приступить причинять отрицательное воздействие на организм [4]. Также монолитные сплавы никелида титана имеют гладкую плоскую поверхность, что затрудняет закрепление клеток на ней [5].
В отличие от монолитных, пористые материалы из TiNi обладают развитой удельной поверхностью: биологические жидкости и клетки попадают в поры, и основательно фиксируются на внутренних поверхностях пор. Соответственно, нитинол, с пористой структурой, обладает более оптимальной биосовместимостью, чем монолитный [6, 7]. Также у пористых материалов существует возможность регулируемой модификации сплава для снижения выхода никеля в биологическую среду. Однако, в отличие от монолитных сплавов, пористые не обладают хорошими механическими характеристиками. В настоящий момент актуальной является разработка новых классов TiNi, сочетающих в себя преимущества как пористых, так и монолитных сплавов.
Сплавы на основе никелида титана являются наиболее востребованными материалами с памятью формы в различных отраслях промышленности, благодаря тому, что температуру аустенитного превращения можно регулировать путем легирования химическими элементами или термомеханической обработкой. Они сочетают в себе механические свойства высокопрочных титановых сплавов и дисперсионно стареющих сталей, а также обладают высокой демпфирующей способностью и способностью вспоминать форму до миллиона раз. Никелид-титанаовые сплавы находят применение в авиации, медицине, космической технике и других отраслях. Использование этих сплавов в качестве элементов гибридных конструкций или композиционных материалов обеспечивает уникальный комплекс свойств, включая высокие механические характеристики, сверхупругость, демпфирующую способность, повышенную износостойкость и термомеханическую память [8 -10].
Биоматериалы, изготовленные из никелида титана (ТН-10), широко используются в медицинских приложениях, таких как имплантация костей и зубов, благодаря их прочности, устойчивости к коррозии и биосовместимости. Однако, перед использованием, биоматериалы должны быть стерилизованы и подвергнуты обработке поверхности для предотвращения возможных инфекций и улучшения адгезии клеток [11].
В настоящее время существует множество методов стерилизации и обработки поверхности биоматериалов, но их влияние на цитосовместимость с клетками линии 3Т3 (эмбриональные фибробласты) не изучено полностью [12].
Цитосовместимость - это способность биоматериала
взаимодействовать с клетками без негативных последствий для их жизнедеятельности.
Изучение цитосовместимости никелида титана является важным аспектом его использования в медицинских и стоматологических приложениях.
Если материал не является биосовместимым и вызывает цитотоксичность, то это может привести к отрицательным реакциям со стороны живых тканей или организма, таким как воспаление, инфекция или отторжение имплантата. Поэтому, для обеспечения безопасности и эффективности медицинских имплантатов, необходимо проводить тщательное исследование влияния тех или иных предварительных обработок поверхности имплантата на биосовместимость с живыми клетками [13,14].
1. Обнаружен низкий уровень цитотоксичности с клетками линии 3Т3 в течении 24 часов у образцов щелочь и отжиг (24±4%), что говорит о хорошей цитосовместимости данных образцов. Образцы контроль, кислота, перекись, кипячение, узи показали средний уровень цитотоксичности от 30 до 45%, что говорит об их более низкой биосовместимости после данных видов обработки поверхности.
Показано, что отжиг при 900С и обработка концентрированной щелочью монолитных сплавов из никелида титана способствует увеличению биосовместимости по сравнению с другими исследованными видами модификаций поверхности.
2. Установлено, что незначительное изменение фазового состава не влияет на цитотоксичность сплавов TiNi.
3 Установлено, что, по-видимому, на цитотоксичность сплава TiNi оказывает влияние смачиваемость поверхности водой. Показано, что в результате модификации поверхности угол смачиваемости водой значительно возрастает с 40 до 73,5 градусов. Значение поверхностной энергии для этих образцов, модифицированных отжигом и щелочью, уменьшается с 59 по 43 мДж/м2. При этом дисперсионная
составляющая у обоих типов модифицированных образцов возрастает незначительно порядка 5%, полярная составляющая свободной энергии резко на 50 % снижается. Можно сделать следующий вывод о том, что чем меньше полярная составляющая поверхностной энергии, тем выше цитосовместимость и в целом биосовместимость.
