Des scientifiques de l'Université polytechnique de Tomsk (TPU) conjointement avec des collègues de l'Université médicale d'État de Sibérie (SSMU) et de l'Université fédérale Immanuel Kant Baltic (IKBFU) ont étudié les propriétés des revêtements de phosphate de calcium déposés sur des implants en titane dans divers environnements de gaz inerte. Les chercheurs ont réussi à découvrir que l'utilisation du xénon affecte positivement le physico-chimique, propriétés mécaniques et biologiques des revêtements utilisés en chirurgie buccale et maxillo-faciale, orthopédie et traumatologie. De plus, aucune recherche complète liée à l'impact des gaz de travail sur les surfaces n'a été menée auparavant. Les résultats de la recherche sont publiés dans Matériaux biomédicaux .

« Notre équipe de recherche est engagée dans les matériaux biomédicaux. Cependant, le contexte de l'université d'ingénieurs n'implique pas d'avoir des chercheurs médicaux en interne. C'est pourquoi nous coopérons avec les chercheurs de SSMU et IKBFU obtenant toutes les compétences requises. Cette collaboration permet non seulement d'obtenir les résultats sous forme d'articles académiques, mais aussi pour résoudre les problèmes réels de la médecine. Après tout, l'application pratique de nos solutions technologiques sans experts médicaux est tout simplement impossible.

À long terme, notre coopération a un objectif ambitieux :faire de Tomsk un centre de développement et d'application de nouveaux matériaux et technologies médicaux. En tant qu'ingénieurs, nous pouvons proposer de nouvelles idées techniques et de nouveaux matériaux et ils, en tant que chercheurs médicaux, peut mettre ces idées dans la pratique médicale.

Cette conjonction d'universités techniques et médicales nous aidera à améliorer la qualité du traitement des patients et à réduire le temps de traitement, " Sergueï Tverdokhlebov, Responsable du Laboratoire TPU pour Systèmes Hybrides Plasma, dit.

Les revêtements de phosphate de calcium jusqu'à 1 µm d'épaisseur ont été déposés sur le substrat de titane par dépôt par pulvérisation de cibles d'hydroxyapatite dans le gaz de travail. D'habitude, un gaz inerte argon est utilisé à ces fins. Cependant, les scientifiques du TPU ont non seulement étudié l'effet de l'argon, mais ont également expérimenté le néon, krypton et xénon sur les revêtements. Puis, les scientifiques ont étudié la physico-chimie, propriétés mécaniques et biologiques des matériaux biomédicaux obtenus. Les chercheurs du TPU ont travaillé sur la formulation du revêtement, morphologie, propriétés mécaniques, y compris l'adhérence et la composition chimique, tandis que le personnel de la SSMU et de l'IKBFU a mené la recherche cellulaire.

"Les revêtements de phosphate de calcium ne sont pas seulement étudiés dans notre université. Leurs propriétés sont étudiées de manière approfondie et les scientifiques travaillent à leur amélioration. Notre travail de recherche conjoint visait à obtenir de nouveaux résultats dans ce sens et à rechercher l'impact de différents gaz inertes sur les revêtements. Dans notre part du travail de recherche, nous avons découvert qu'en fonction d'un gaz spécifique, la morphologie du revêtement, le rapport calcium/phosphore diffère et les propriétés mécaniques varient. Par exemple, les revêtements formés au xénon présentent une meilleure adhérence, une propriété qui empêche le revêtement de se décoller trop rapidement de la surface. Les résultats obtenus avec l'utilisation des technologies cellulaires nous ont surpris car dans ce cas le xénon s'est également avéré le meilleur, " Anna Kozelskaya, Chercheur du Centre de recherche TPU Weinberg, l'un des auteurs de l'article, dit.

Des cellules souches mésenchymateuses isolées du tissu adipeux du donneur ont été utilisées pour la recherche cellulaire. Ces cellules peuvent se transformer en différents types de cellules, y compris adipeux, OS, cartilage, Probablement, cellules musculaires et nerveuses. La recherche sur les cellules comprenait le test de la viabilité cellulaire, culture cellulaire in vitro et expression génique. Dans ce travail de recherche, il était nécessaire de vérifier que les revêtements stimulent la transition des cellules souches mésenchymateuses en cellules du tissu osseux.

"Les résultats se sont avérés assez intéressants. Les gaz inertes sont considérés comme des substances plutôt inertes avec des propriétés similaires. Néanmoins, ils affectent différemment les propriétés physico-chimiques des revêtements de phosphate de calcium formés. À son tour, il provoque une réponse cellulaire différente à partir de leur activation génique qui conduit finalement à la transition des cellules souches en ostéoblastes.

Xénon, connu sous le nom de gaz à des fins anesthésiques en médecine, a montré la réponse cellulaire la plus favorable. Si les résultats sont confirmés par des tests sur animaux et des essais cliniques, nous pouvons parler de la mise en œuvre de la technologie pour produire un panneau d'implant étendu utilisé en bio-ingénierie du tissu osseux, " Igor Khlousov, Professeur du Département de Morphologie et de Pathologie Générale SSMU, ajoute.

À la fois, les scientifiques admettent que le xénon est un gaz inerte assez coûteux à utiliser. Cependant, les revêtements formés à l'aide de celui-ci peuvent être combinés avec des revêtements de phosphate de calcium plus épais à structure cristalline. Il permettra de réduire les dépenses en gaz et d'obtenir des revêtements aux propriétés améliorées. Le fait est que les revêtements formés avec du xénon obtiennent une structure entièrement amorphe. Il aide à stimuler la formation osseuse dans les premières semaines après l'insertion de l'implant. Le calcium et le phosphore responsables de la formation du tissu osseux se libèrent bien de ce revêtement. Ainsi, de tels revêtements minces se décomposent très rapidement en découvrant l'implant.

« Nous proposons d'appliquer un tel revêtement au-dessus des revêtements de phosphate de calcium à structure cristalline. Ainsi, on peut obtenir un autre effet positif :une couche amorphe va se décomposer pendant les deux à quatre premières semaines assurant une libération maximale de calcium et de phosphate. Puis, les couches inférieures permettront une libération plus longue des éléments, ce qui contribuera à un processus prolongé. La combinaison de tels revêtements sera la prochaine étape de nos travaux de recherche, ", explique Anna Kozelskaya.