2023: Шероховатая поверхность имплантатов поможет клеткам лучше приживаться
Ученые НИТУ МИСиС изучили влияние поверхности кремниевых пластин на жизнеспособность и клеточную адгезию – способность клеток прикрепляться к материалу. Итогами исследования представители университета 15 марта 2023 года поделились со Zdrav.Expert. По мнению ученых, кремний обладает рядом преимуществ, и в будущем пластины кремния с пористой поверхностью могут найти свою нишу в биомедицинских технологиях, например, для создания биоинтерфейсов, датчиков считывания электрических сигналов с тканей и интерфейсов для стимуляции клеток.
Иллюстрация: НИТУ МИСиС
Как отметили в НИТУ МИСиС, особый интерес для ученых и врачей, работающих в области реконструктивной хирургии, представляет разработка и производство полимерных скаффолдов – «каркасов», которые служат основой для восстановления костной ткани. Для лучшей приживаемости такие скаффолды обычно заселяются клетками пациента.
Зачастую в исследованиях не уделяется достаточно внимания особенностям структуры поверхности материала, на которых закрепляются клетки. Однако клеточная адгезия – прикрепление клеток к поверхности материала – является основным фактором для выживания клеток в скаффолде. Влияние твердости и шероховатости поверхности на жизнедеятельность клеток крайне важно, поскольку эти параметры сильно влияют на активность генов и, в конечном счёте, на поведение клеток – будут ли они погибать или усиленно расти, мигрировать или оставаться на месте, пояснили ученые.
 | «Исследователи давно работают с кремнием – научились хорошо его травить, то есть образовывать поры микро/нано размеров в растворах сильных кислот при помощи химического или электрохимического травления. Пластины кремния с пористой поверхностью могут найти свою нишу в биомедицинских технологиях, хотя на данный момент она и неочевидна», – отметил автор исследования, инженер НОЦ «Биомедицинской инженерии» Артём Илясов. |  |
Ученые Университета МИСиС подробно рассмотрели влияние глубины пор кремниевых пластин на клеточную адгезию. Для этого исследователи изготовили пластины с различной структурой пористых слоёв: кристаллические нанопористые слои с размером пор около 20 нм и микропористые со столбчатой структурой пор диаметром в 100 раз больше – около 2 мкм.
| | «На кремнии удобно изучать влияние шероховатости и твердости поверхности на процессы, происходящие в клетках, потому что на нем возможно создавать поры в широком диапазоне размеров. Более того, материал нетоксичный, биоразлагаемый и его легко функционализировать, например, загружать лекарством или прикреплять к поверхности различные лиганды – функциональные группы или молекулы. В данной работе мы провели элементный анализ двух вариантов пористых слоев, тесты на цитотоксичность, а также измерили углы смачиваемости образцов до и после осаждения клеток», – рассказал Артём Илясов. | |
Оказалось, что нанопористые слои гораздо более гидрофильны, то есть способны хорошо впитывать воду, и имеют меньший контактный угол по сравнению с микропористыми слоями. После 1-го посева клеток значения контактного угла для нанопор были ближе к оптимальным по сравнению с микропорами. Было косвенно показано, что разная пористость способствует разной адгезии клеток – клетки сильнее прилипают к пластинам с нанопорами и слабее к микропорам.
В дальнейшем ученые планируют продолжить исследования с другими типами клеток, а также изучить влияние шероховатости и твердости пластин на жесткость клеточной мембраны.
Исследование выполнено в рамках программы развития «Приоритет 2030». Результаты работы опубликованы в научном журнале Silicon.
Смотрите также
