Preview

Вестник Московского университета. Серия 16. Биология

Расширенный поиск

Особенности взаимодействия in vitro остеобластоподобных клеток MG-63 с поверхностью сплавов системы Ti-ZrNb, обладающих памятью формы

Полный текст:

Аннотация

В работе изучено влияние поверхности сплавов Ti-Zr-Nb (TZN) с памятью формы на адгезию, пролиферацию, выживаемость и организацию актиново-го цитоскелета остеобластоподобных клеток MG-63. Исследуемые материалы обладают уникальным сочетанием механических свойств, определяющих их перспективность при создании костных имплантатов с высокой биомеханической совместимостью: низкое значение модуля Юнга и сверхупругое поведение, схожее с поведением костной ткани. В работе использовали тонкие пластины экспериментального сплава TZN и медицинского сплава системы Ti-Al-Nb (TAN) в качестве контрольного. Проведено исследование динамики роста культуры клеток MG-63 с использованием МТТ-теста и подсчета количества ядер на единицу площади. Обнаружено, что на 4-е и 7-е сут количество клеток на сплаве TZN выше, чем на сплаве TAN. Это может быть обусловлено влиянием качественного и количественного состава материалов на микроструктуру и химию поверхности. Доля живых клеток на протяжении времени культивирования на обоих сплавах была близка к 100%. Анализ изображений цитоскелета показал преобладание фибриллярного актина на образцах системы TZN, а также выявил организацию, или структуру, характерную для клеток фибробластоподобной полигональной формы.

Об авторах

А. С. Солдатенко
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Солдатенко Анна Сергеевна — студент кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.:  8-495-939-13-65



М. А. Карачевцева
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Карачевцева Маргарита Алексеевна — студент кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.:  8-495-939-13-65



В. А. Шереметьев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Шереметьев Вадим Алексеевич — кандидат технических наук, ст. научный сотрудник, доцент кафедры обработки металлов давлением НИТУ «МИСиС».

119049, Москва, Ленинский проспект, д. 4, тел.:  8-495-638-44-05



А. А. Кудряшова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Кудряшова Анастасия Александровна — аспирант НИТУ «МИСиС», инженер Научно-образовательного Центра «Наноматериалов и нанотехнологий» НИТУ «МИСиС».

119049, Москва, Ленинский проспект, д. 4, тел.:  8-495-95500-32



А. Ю. Архипова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Московский областной научно-исследовательский клинический институт имени М.Ф. Владимирского
Россия

Архипова Анастасия Юрьевна — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории конфокальной микроскопии биологического факультета МГУ, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории ГБУЗ МО «МОНИКИ имени М.Ф. Владимирского».

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12; 129110,  Москва, ул. Щепкина, д. 61/2, тел.:  8-495-939-13-65


В. А. Андреев
Институт металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова, РАН
Россия

Андреев Владимир Александрович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории пластической деформации металлических материалов ИМЕТ РАН.

119334, Москва, Ленинский проспект, д. 49, тел.:  8- 499-135-86-51



С. Д. Прокошкин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Прокошкин Сергей Дмитриевич — доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ «МИСиС».

119049, Москва, Ленинский проспект, д. 4, тел.:  8-495-638-44-05



В. Браиловский
Ecole de Technologie superieure
Канада

Браиловский Владимир — кандидат технических наук, профессор Высшей технологической школы.

1100, Montreal, Rue Notre-Dame Ouest, QC H3C 1K3, тел.:  +1-514-396-85-94



М. М. Мойсенович
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Мойсенович Михаил Михайлович — кандидат биологических наук, заведующий лабораторией конфокальной микроскопии биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.:  8-495-939-13-65



К. В. Шайтан
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Шайтан Константин Вольдемарович — доктор физико-математических наук, профессор кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.:  8-495-939-23-74



Список литературы

1. Kim H.Y., Fu J., Tobe H., Kim J.I., Miyazaki S. Shape memory and superelasticity // Shape Mem. Superelasticity. 2015. Vol. 1. N 2. P. 107-116.

2. Niinomi M, Boehlert C.J. Advances in metallic biomaterials. Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2015. 348 pp.

3. Rho J.Y., Ashman R.B., Turner C.H. Young’s modulus of trabecular and cortical bone material: ultrasonic and microtensile measurements // J. Biomech. 1993. Vol. 26. N 2. P. 111-119.

4. Magaye R, Zhao J., Bowman L, Ding M. Genotoxicity and carcinogenicity of cobalt-, nickel-and copper-based nanoparticles // Exp. Ther. Med. 2012. Vol. 4. N 4. P. 551-561.

5. Prokoshkin S, Brailovski V., Dubinskiy S, Zhukova Y, Sheremetyev V., Konopatsky A., Inaekyan

6. K. Manufacturing, structure control, and functional testing of Ti-Nb-based SMA for medical application // Shape Mem. Superelasticity. 2016. Vol. 2. N 2. P. 130-144.

7. Galkin S.P. Trajectory of deformed metal as basis for controlling radially shifted and screw rolling // Steel Transl. 2004. Vol. 7. P. 63-67.

8. Sheremetyev V., Kudryashova A., Cheverikin V., Korotitskiy A., Galkin S, Prokoshkin S, Brailovski V. Hot radial shear rolling and rotary forging of metastable beta Ti-18Zr-14Nb (at.%) alloy for bone implants: microstructure, texture and functional properties // J. Alloys Compd. 2019. Vol. 800. P. 320-326.

9. Novaes Jr. A.B., de Souza S.L.S., de Barros R. R.M., Pereira KKY., Iezzi G., PiattelliA. Influence of implant surfaces on osseointegration // Braz. Dent. J. 2010. Vol. 21. N 6. P. 471-481.

10. Cvijovic-Alagic I., Cvijovic Z, Bajat J., Rakin M. Composition and processing effects on the electrochemical characteristics of biomedical titanium alloys // Corros. Sci. 2014. Vol. 83. P. 245-254.

11. Sheremetyev V., Brailovski V., Prokoshkin S. , Inaekyan K., Dubinskiy S. Functional fatigue behavior of superelastic beta Ti-22Nb-6Zr (at%) alloy for load-bearing biomedical applications // Mater. Sci. Eng. C. 2016. Vol. 58. P. 935-944.

12. Sheremetyev V., Kudryashova A., Dubinskiy S., Galkin S., Prokoshkin S., Brailovski V. Structure and functional properties of metastable beta Ti-18Zr-14Nb (at.%) alloy for biomedical applications subjected to radial shear rolling and thermomechanical treatment // J. Alloys Compd. 2018. Vol. 737. P. 678-683.

13. Chen S., Guo Y., Liu R., Wu S., Fang J., Huang B., Li Z., Chen Zh., Chen Z Tuning surface properties of bone biomaterials to manipulate osteoblastic cell adhesion and the signaling pathways for the enhancement of early osseointegration // Colloid Surface B. 2018. Vol. 164. P. 58-69.

14. Nabavi N., Khandani A., Camirand A., Harrison R.E. Effects of microgravity on osteoclast bone resorption and osteoblast cytoskeletal organization and adhesion // Bone. 2011. Vol. 49. N. 5. P. 965-974.

15. Hentze M.W., Muckenthaler M.U., Galy B., Camaschella C. Two to tango: regulation of mammalian iron metabolism // Cell. 2010. Vol. 142. N. 1. P. 24-38.

16. Gyorgyey A., Ungvari K., Kecskemeti G., Kopniczky J., Hopp B., Oszko A., Pelsoczi I., Rakonczay Z., Nagy K., Turzo K Attachment and proliferation of human osteoblast-like cells (MG-63) on laser-ablated titanium implant material // Mater. Sci. Eng. C. 2013. Vol. 33. N. 7. P. 4251-4259.

17. Al-Mobarak N.A., Al-Swayih A.A., Al-Rashoud F.A. Corrosion behavior of Ti-6Al-7Nb alloy in biological solution for dentistry applications // Int. J. Electrochem. Sci. 2011. Vol. 6. N 6. P. 2031-2042.

18. Моисеев В.Н. Бета-титановые сплавы и перспективы их развития // МиТОМ. 1998. Т. 1. № 12. P. 11-14.

19. Anselme K., Linez P., Bigerelle M., Le Maguer D., Le Maguer A., Hardouin P., Hildebrand H.F., Iost A., Leroy J.M. The relative influence of the topography and chemistry of TiAl6V4 surfaces on osteoblastic cell behaviour // Biomaterials. 2000. Vol. 21. N 15. P. 1567-1577.

20. Шугалей И.В., Гарабаджиу А.В, Илюшин М.А., Судариков А.М. Некоторые аспекты влияния алюминия и его соединений на живые организмы // Экол. хим. 2012. Т. 21. № 3. С. 168-172.

21. Bonartsev A., Zharkova I., Yakovlev S, et al. 3D-scaffolds from poly(3-hydroxybutyrate) poly(ethylene glycol) copolymer for tissue engineering // J. Biomater. Tissue Eng. 2016. Vol. 6. N 1. P. 42-52.

22. Ozdemir T, Higgins A.M., Brown J.L. Osteoinductive biomaterial geometries for bone regenerative engineering // Curr. Pharm. Des. 2013. Vol. 19. N. 19. P. 3446-3455.

23. Goncharenko A., Malyuchenko N, Moisenovich A., Kotlyarova M, Arkhipova A., Kon ’kov A., Agapov I., Molochkov A., Moisenovich M, Kirpichnikov M. Changes in morphology of actin filaments and expression of alkaline phosphatase at 3D cultivation of MG-63 osteoblast-like cells on mineralized fibroin scaffolds // Dokl. Biochem. Biophys. 2016. Vol. 470. N 1. P. 368-370.

24. Rottmar M, Lischer S, Pleskova M, Bruinink A., Maniura-Weber K. Correlating cell architecture with osteogenesis: first steps towards live single cell monitoring // Eur. Cells Mater. 2009. Vol. 18. N 18. P. 59-62.

25. Maya A.E.A., Grana D.R, Hazarabedian A., Kokubu G.A., Luppo M.I., Vigna G. Zr-Ti-Nb porous alloys for biomedical application // Mater. Sci. Eng. C. 2012. Vol. 32. N 2. P. 321-329.

26. Sollazzo V., Palmieri A., Pezzetti F., Bignozzi C.A., Argazzi R, Massari L., Brunelli G., Carina F. Genetic effect of zirconium oxide coating on osteoblast-like cells // J. Biomed. Mater. Res. - Part B Appl. Biomater. 2008. Vol. 84. N 2. P. 550-558.


Для цитирования:


Солдатенко А.С., Карачевцева М.А., Шереметьев В.А., Кудряшова А.А., Архипова А.Ю., Андреев В.А., Прокошкин С.Д., Браиловский В., Мойсенович М.М., Шайтан К.В. Особенности взаимодействия in vitro остеобластоподобных клеток MG-63 с поверхностью сплавов системы Ti-ZrNb, обладающих памятью формы. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2019;74(4):313–320.

For citation:


Soldatenko A.S., Karachevtseva M.A., Sheremetyev V.A., Kudryashova A.A., Arkhipova A.Yu., Andreev V.A., Prokoshkin S.D., Brailovski V., Moisenovich M.M., Shaitan K.V. The interaction peculiarities in vitro OF osteoblast-like cells mg-63 with surface of Ti-Zr-Nb shape memory alloy. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2019;74(4):313–320. (In Russ.)

Просмотров: 95


ISSN 0137-0952 (Print)