Оценка биологической безопасности сплавов металлов TNT (Ti21Nb6Ta) и ВТ-6 (Ti-6Al-4V)
DOI:
https://doi.org/10.52889/1684-9280-2023-4-70-4-12Ключевые слова:
сплав металла, Ti-Nb-Ta, биосовместимость, гемолиз, пирогенностьАннотация
Внедрение современных технологий в травматологии и ортопедии, таких как погружные фиксаторы и новые биометаллические сплавы, привело к качественному изменению подходов к лечению, но остается актуальным применение новых материалов при изготовлении имплантатов.
Цель исследования. Изучение биосовместимости сплава из титана, тантала и ниобия (Ti21Nb6Ta) в условиях in vitro.
Методы исследования. В исследовании изучались токсические воздействия водных вытяжек из TNT (Ti21Nb6Ta) и ВТ-6 (Ti-6Al-4V) на фибробласты и клетки надкостницы человека в условиях (in vitro) при помощи МТТ-теста; гемолитическая активность сплавов TNT и BT-6 на крови экспериментальных животных - крыс породы Wistar (in vitro) методом спектрофотометрии; так же исследовалась пирогенная активность кинетическим хромогенным методом. Объектом исследования являются сплавы металлов TNT (Ti21Nb6Ta) и ВТ-6 (Ti-6Al-4V) (группа контроля).
Результаты. Исследования in vitro показали, что водные вытяжки из сплавов металлов TNT и ВТ-6 не оказывают цитотоксического действия на культивируемые фибробласты и клетки надкостницы человека в условиях in vitro. Выявлено, что водные вытяжки сплавов TNT и ВТ-6 не обладают гемолитической и пирогенной активностью.
Выводы. Проведенные исследования свидетельствуют о высоком уровне безопасности и биосовместимости сплава TNT, что доказано комплексом проведенных in vitro тестов. Таким образом, по общепринятой гигиенической классификации сплавы металлов TNT (Ti21Nb6Ta) и BT-6 (Ti-6Al-4V) можно отнести к 4 классу опасности – малоопасным веществам (ГОСТ 12.1.007-76).
Библиографические ссылки
Лазарев, А.Ф., Солод Э.И., Ахтямов И.Ф. Рациональный остеосинтез / Монография. - Казань. Скрипта. – 2011. –С.287.
Lazarev, A.F., Solod E.I., Akhtiamov I.F. Ratsional'nyi osteosintez (Rational osteosynthesis) [in Russian]. Monografiia. -
Kazan'. Skripta. 2011; 287.
Минасов Б.Ш., Шустер Л.Ш., Якупов Р.Р., Асланян И.Р. и др. Сравнительные характеристики различных пар
трения, используемых при артропластике тазобедренного сустава // Гений ортопедии. – 2014. – №3. – С. 48-55.
Minasov B.Sh., Shuster L.Sh., Iakupov R.R., Aslanian I.R. i dr. Sravnitel'nye kharakteristiki razlichnykh par treniia, ispol'zuemykh pri artroplastike tazobedrennogo sustava (Comparative characteristics of various friction pairs used in hip
arthroplasty) [in Russian]. Genii ortopedii. 2014; 3: 48-55.
Набоков А.Ю. Современный остеосинтез / Монография. – Казань. Медицинское информационное агентство. – 2007. – С. 400.
Nabokov A.Iu. Sovremennyi osteosintez (Modern osteosynthesis) [in Russian]. Monografiia. – Kazan'. Meditsinskoe
informatsionnoe agentstvo. 2007; 400.
Скороглядов А.В., Атаев Э.А. Комплексное лечение посстравматических нарушений костной регенерации длинных костей конечностей // Лечебное дело. – 2013. – №1. – С. 55-61.
Skorogliadov A.V., Ataev E.A. Kompleksnoe lechenie posstravmaticheskikh narushenii kostnoi regeneratsii dlinnykh kostei konechnostei (Complex treatment of post-traumatic disorders of bone regeneration of long bones of the extremities) [in Russian]. Lechebnoe delo. 2013; 1: 55-61.
Маланин Д.А., Калита В.И., Ланцов Ю.А., Деревянко И.В. и др. Физико-механические свойства раздела между
костной тканью и имплантатами с различными биоактивными покрытиями // Бюллетень Волгоградского научного центра РАМН и администрации Волгоградской области. – 2008. – №4(20). – С. 47-50.
Malanin D.A., Kalita V.I., Lantsov Iu.A., Derevianko I.V. i dr. Fiziko-mekhanicheskie svoistva razdela mezhdu kostnoi tkan'iu i implantatami s razlichnymi bioaktivnymi pokrytiiami (Physico-mechanical properties of the interface between bone tissue and implants with various bioactive coatings) [in Russian]. Biulleten' Volgogradskogo nauchnogo tsentra RAMN i administratsii Volgogradskoi oblasti. 2008; 4(20): 47-50.
Попков А.В. Управление репаративной регенерацией и гистогенезом тканей – основной путь профилактики
неудовлетворительных исходов лечения пациентов ортопедо–травматологического профиля // Ошибки и осложнения в травматологии и ортопедии. - Омск. – 2011. – С. 36–37.
Popkov A.V. Upravlenie reparativnoi regeneratsiei i gistogenezom tkanei – osnovnoi put' profilaktiki neudovletvoritel'nykh
iskhodov lecheniia patsientov ortopedo–travmatologicheskogo profilia (Controlling reparative regeneration and tissue
histogenesis is the main way to prevent unsatisfactory treatment outcomes for orthopedic and traumatological patients) [in Russian]. Oshibki i oslozhneniia v travmatologii i ortopedii. - Omsk. 2011; 36–37.
Алиев Э.И. Клинико-экспериментальное обоснование применения остеофиксаторов с биоинертным покрытием нитридами титана и гафния / Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. – 2018. – С. 26.
Aliev E.I. Kliniko-eksperimental'noe obosnovanie primeneniia osteofiksatorov s bioinertnym pokrytiem nitridami
titana i gafniia (Clinical and experimental rationale for the use of osteofixators with a bioinert coating of titanium and hafnium nitrides) [in Russian]. Dissertatsiia na soiskanie uchenoi stepeni kandidata meditsinskikh nauk. 2018; 26.
Загородний Н.В., Бухтин К.М., Кудинов О.А., Чрагян Г.А. и др. Реакция на кобальт как причина ревизионного
эндопротезирования коленного сустава // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. – 2013. – №2. –
С.65–68.
Zagorodnii N.V., Bukhtin K.M., Kudinov O.A., Chragian G.A. i dr. Reaktsiia na kobal't kak prichina revizionnogo
endoprotezirovaniia kolennogo sustava (Reaction to cobalt as a reason for revision knee arthroplasty) [in Russian]. Vestnik
travmatologii i ortopedii im. N.N. Priorova. 2013; 2: 65–68.
Summer B., Thomas P. Metal Implant Allergy as a Differential Diagnosis of Periprosthetic Joint Infection. Ceranews. 2014; 2: 12-33.
Thyssen J.P., Menne T. Metal allergy – a review on exposures, penetration, genetics, prevalence, and clinical implications. Chemical research in toxicology. 2010; 23(2): 309-318.
Thomas P., Summer B., Krenn V., Thomsen M. Allergiediagnostik bei Metall Verdacht auf Metallimplantat unverträglichkei. Orthopäde. 2013; 42(8): 602-606.
Соколов В.А. Множественные и сочетанные травмы / Практическое руководство для врачей травматологов. – Москва. ГЭОТАР-Медиа. – 2008. – С. 514.
Sokolov V.A. Mnozhestvennye i sochetannye travmy (Multiple and combined injuries) [in Russian]. Prakticheskoe
rukovodstvo dlia vrachei-travmatologov. – Moskva. GEOTAR-Media. 2008; 514.
Ахтямов И.Ф., Шакирова Ф.А., Клюшкина Ю.А., Бакланова Д.А. и др. Анализ регенеративного процесса в области перелома большеберцовой кости (экспериментальное исследование) // Травматология и ортопедия России. – 2016. – Т. 22. - №1. – С.100-107.
Akhtiamov I.F., Shakirova F.A., Kliushkina Iu.A., Baklanova D.A. i dr. Analiz regenerativnogo protsessa v oblasti pereloma
bol'shebertsovoi kosti (eksperimental'noe issledovanie) (Analysis of the regenerative process in the area of tibial fracture
(experimental study)) [in Russian]. Travmatologiia i ortopediia Rossii. 2016; 22(10): 100-107.
Chen P.S., Tsai P.H., Li T.H., Jang J.S. et al. Development and Fabrication of Biocompatible Ti-Based Bulk Metallic Glass
Matrix Composites for Additive Manufacturing. Materials (Basel). 2023; 16(17): 5935.
López-Valverde N., Aragoneses J., Rodríguez C., Aragoneses J.M. Effect on osseointegration of dental implants
treated with carboxyethylphosphonic acid and functionalized with BMP-2: preliminary study on a minipig model. Front Bioeng Biotechnol. 2023; 11: 1244667.
Singh A., Shetty S., Kotian R., Rao P. et al. The Evaluation of Biocompatibility, Elemental Composition and Surface
Analysis of Retrieved Infra-zygomatic Screws. J Bio Tribo Corros. 2022; 8: 85.
Jian S.Y., Lin C.F., Tsai T.L., Wang P.H. et al. In Vivo Degradation Behavior of Magnesium Alloy for Bone Implants with
Improving Biological Activity, Mechanical Properties, and Corrosion Resistance. Int J Mol Sci. 2023; 24(2): 1602.
Feng J., Tang Y., Liu J., Zhang P. et al. Bio-high entropy alloys: Progress, challenges, and opportunities. Front Bioeng
Biotechnol. 2022; 10: 977282.
Lons A., Putman S., Pasquier G., Migaud H. et al. Metallic ion release after knee prosthesis implantation: a prospective
study. Int Orthop. 2017; 41(12): 2503-2508.
Бунятян Н.Д., Васильев А.Н., Верстакова О.Л., Журавлева М.В. и др. Руководство по проведению доклинических
исследований лекарственных средств / Монография. – Москва: Гриф и К. – 2012. – С. 944.
Buniatian N.D., Vasil'ev A.N., Verstakova O.L., Zhuravleva M.V. i dr. Rukovodstvo po provedeniiu doklinicheskikh issledovanii
lekarstvennykh sredstv (Guidelines for conducting preclinical studies of medicinal products) [in Russian]. Monografiia. Moskva: Grif i K. 2012; 944.
World Medical Association. World Medical Association Declaration of Helsinki. JAMA. 2013; 310(20): 2191.
Krakowian D., Gądarowska D., Daniel-Wójcik A., Mrzyk I. A proposal for a new in vitro method for direct classification
of eye irritants by cytotoxicity test - Preliminary study. Toxicol Lett. 2021; 338: 58-66.
Межгосударственный стандарт. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских
изделий. Часть 12. Приготовление проб и контрольные образцы. Веб-сайт [дата обращения 16 мая 2023]. Режим
доступа: https://meganorm.ru/Data2/1/4293782/4293782541.pdf
Mezhgosudarstvennyi standart. Izdeliia meditsinskie. Otsenka biologicheskogo deistviia meditsinskikh izdelii. Chast' 12.
Prigotovlenie prob i kontrol'nye obraztsy. Veb-sait (Interstate standard. Medical products. Assessment of the biological effects of medical devices. Part 12. Sample preparation and control samples) [in Russian]. [data obrashcheniia 16 maia 2023]. Rezhim dostupa: https://meganorm.ru/Data2/1/4293782/4293782541.pdf
Seyfert U.T., Biehl V., Schenk J. In vitro hemocompatibility testing of biomaterials according to the ISO 10993-4.
Biomolecular engineering, 2002; 19(2-6): 91-96. [Crossref]
ISO 10993-4:2017 specifies general requirements for evaluating the interactions of medical devices with blood.
Website. [Cited 30 March 2023]. Available from URL: https://www.iso.org/standard/63448.html
Копицына М.Н., Морозов А.С., Бессонов И.В., Писарев В.М. Методы определения бактериального эндотоксина
в медицине критических состояний (обзор) // General Reanimatology. – 2017. – Т. 13. – №5. – С.109-120. [Crossref]
Kopicyna M.N., Morozov A.S., Bessonov I.V., Pisarev V.M. Metody opredelenija bakterial'nogo jendotoksina v medicine
kriticheskih sostojanij (obzor) (Methods for determining bacterial endotoxin in critical care medicine (review)) [in Russian].
General Reanimatology, 2017; 13(5): 109-120.
Alvarado-Hernández F., Mihalcea E., Jimenez O., Macías R. et al. Design of Ti64/Ta Hybrid Materials by Powder
Metallurgy Mimicking Bone Structure. Materials. 2023; 16(12): 4372.
Xu J., Weng X. J., Wang X., Huang J. Z. et al. Potential use of porous titanium-niobium alloy in orthopedic implants:
preparation and experimental study of its biocompatibility in vitro. PloS one. 2013; 8(11): e79289.
El-Hadad S., Safwat E.M., Sharaf N.F. In-vitro and in-vivo, cytotoxicity evaluation of cast functionally graded biomaterials for dental implantology. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2018; 93: 987-995.
Dayaghi E., Bakhsheshi-Rad H.R., Hamzah E., Aziz M.et al. Magnesium-zinc scaffold loaded with tetracycline for
tissue engineering application: In vitro cell biology and antibacterial activity assessment. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2019; 102: 53-65.
Niu J., Yuan G., Liao Y., Mao L. et al. Enhanced biocorrosion resistance and biocompatibility of degradable Mg-Nd-Zn
Zr alloy by brushite coating. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2013; 33(8): 4833-4841.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
