Los científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk (TPU) junto con los colegas de la Universidad Médica Estatal de Siberia (SSMU) y la Universidad Federal Báltica Immanuel Kant (IKBFU) estudiaron las propiedades de los recubrimientos de fosfato de calcio depositados sobre implantes de titanio en varios entornos de gases inertes. Los investigadores lograron descubrir que el uso de xenón afecta positivamente a la fisicoquímica, propiedades mecánicas y biológicas de los recubrimientos utilizados en cirugía oral y maxilofacial, ortopedia y traumatología. Es más, antes no se ha realizado ninguna investigación exhaustiva relacionada con el impacto de los gases de trabajo en las superficies. Los resultados de la investigación se publican en Materiales biomédicos .

"Nuestro equipo de investigación se dedica a materiales biomédicos. Sin embargo, el contexto de la universidad de ingeniería no implica tener investigadores médicos internos. Por eso colaboramos con los investigadores de SSMU e IKBFU obteniendo todas las competencias requeridas. Esta colaboración permite no solo obtener los resultados en forma de artículos académicos, sino también para resolver los problemas de la medicina del mundo real. Después de todo, La aplicación práctica de nuestras soluciones tecnológicas sin expertos médicos es simplemente imposible.

A la larga, Nuestra cooperación tiene un objetivo desafiante:hacer de Tomsk un centro de desarrollo y aplicación de nuevos materiales y tecnologías médicos. Como ingenieros, podemos proponer nuevas ideas técnicas y materiales y ellos, como investigadores médicos, puede poner estas ideas en práctica médica.

Esta conjunción de universidades técnicas y médicas nos ayudará a elevar la calidad del tratamiento del paciente y reducir el tiempo de tratamiento. "Sergei Tverdokhlebov, Jefe del Laboratorio de TPU para Sistemas Híbridos de Plasma, dice.

Los revestimientos de fosfato cálcico de hasta 1 µm de espesor se depositaron sobre el sustrato de titanio mediante deposición por pulverización catódica de dianas de hidroxiapatita en el gas de trabajo. Generalmente, se utiliza un gas inerte argón para estos fines. Sin embargo, los científicos de TPU estudiaron no solo el efecto del argón, sino que también experimentaron con el neón, criptón y xenón en los revestimientos. Luego, los científicos estudiaron fisicoquímicos, propiedades mecánicas y biológicas de los materiales biomédicos obtenidos. Los investigadores de TPU trabajaron en la formulación de recubrimientos, morfología, propiedades mecánicas, incluida la adhesión y la composición química, mientras que el personal de SSMU e IKBFU realizó la investigación celular.

“Los recubrimientos de fosfato cálcico se estudian no solo en nuestra universidad. Sus propiedades se estudian a fondo y los científicos trabajan en su mejora. Nuestro trabajo de investigación conjunta tuvo como objetivo obtener nuevos resultados en esta dirección e investigar el impacto de diferentes gases inertes en los recubrimientos. nuestra parte del trabajo de investigación, descubrimos que, dependiendo de un gas específico, la morfología del recubrimiento, La proporción de calcio a fósforo difiere y las propiedades mecánicas varían. Por ejemplo, los revestimientos formados con xenón muestran una mejor adherencia, que es una propiedad que evita que el revestimiento se despegue demasiado rápido de la superficie. Los resultados obtenidos con el uso de tecnologías celulares nos sorprendieron porque en este caso el xenón también demostró ser el mejor, "Anna Kozelskaya, Investigador del Centro de Investigación TPU Weinberg, uno de los autores del artículo, dice.

Las células madre mesenquimales aisladas del tejido adiposo del donante se utilizaron para la investigación celular. Estas células pueden transformarse en varios tipos de células, incluyendo adiposo, hueso, cartílago, probablemente, células musculares y nerviosas. La investigación celular incluyó probar la viabilidad celular, cultivo celular in vitro y expresión génica. En este trabajo de investigación, fue necesario asegurarse de que los recubrimientos estimulan la transición de las células madre mesenquimales a las células del tejido óseo.

"Los resultados resultaron ser bastante interesantes. Los gases inertes se consideran sustancias bastante inertes con propiedades similares. Sin embargo, afectan de manera diferente a las propiedades fisicoquímicas de los revestimientos de fosfato cálcico formados. A su momento, provoca una respuesta celular diferente a partir de la activación de su gen que finalmente conduce a la transición de las células madre a los osteoblastos.

Xenón, conocido como gas con fines anestésicos en medicina, mostró la respuesta celular más favorable. Si los resultados se confirman mediante pruebas con animales y ensayos clínicos, podemos hablar sobre la implementación de la tecnología para producir un panel de implantes extendido utilizado en bioingeniería de tejido óseo, "Igor Khlusov, Profesor del Departamento de Morfología y Patología General de la SSMU, agrega.

Al mismo tiempo, los científicos admiten que el xenón es un gas inerte bastante caro de utilizar. Sin embargo, los revestimientos formados con él se pueden combinar con revestimientos de fosfato cálcico más espesos con una estructura cristalina. Permitirá reducir los gastos de gas y obtener recubrimientos con propiedades mejoradas. El hecho es que los recubrimientos formados con xenón obtienen una estructura completamente amorfa. Ayuda a estimular la formación de hueso en las primeras semanas después de la inserción del implante. El calcio y el fósforo responsables de la formación del tejido óseo se liberan bien de este recubrimiento. De este modo, tales recubrimientos delgados se descomponen muy rápidamente dejando al descubierto el implante.

"Proponemos aplicar un recubrimiento de este tipo por encima de los recubrimientos de fosfato de calcio con una estructura cristalina. Por lo tanto, podemos obtener otro efecto positivo:una capa amorfa se descompondrá durante las primeras dos a cuatro semanas proporcionando una liberación máxima de calcio y fosfato. Luego, las capas inferiores proporcionarán una liberación más prolongada de los elementos, lo que contribuirá a un proceso prolongado. La combinación de tales recubrimientos será la siguiente etapa de nuestro trabajo de investigación, "Explica Anna Kozelskaya.