Наноструктурированные стеклокерамические покрытия для ортопедических применений. Часть 5

3,6. Количественная полимеразная цепная реакция в реальном времени

На рисунке 11 показаны уровни экспрессии генов, связанных с костью (Runx-2, OPN, коллаген типа I и BSP) по отношению к гену домашнего хозяйства (GAPDH) после 1 и 7 дней культивирования. Через 1 день экспрессия гена мРНК Runx-2 была выше в HOB, культивируемых на покрытиях SP и дисках Ti-6Al-4V, по сравнению с таковыми на покрытиях HT. Через 7 дней уровень экспрессии Runx-2 на покрытиях HT догнал уровень на Ti-6Al-4V, в то время как HOBs на покрытиях SP показали самый высокий уровень экспрессии Runx-2 (рисунок 11a). Никаких существенных различий в экспрессии гена BSP не было обнаружено в HOB, культивируемых на покрытиях HT и SP, и на дисках Ti-6Al-4V в оба момента времени (фигура 11b). Уровень экспрессии гена OPN в HOB на обоих типах покрытий, особенно на HT-покрытиях, был выше, чем на дисках Ti-6Al-4V в оба момента времени (рис. 11c). Более высокие уровни экспрессии коллагена типа I наблюдались в HOB, культивируемых на обоих покрытиях, по сравнению с дисками Ti-6Al-4V на 7-й день (фигура 11d). В совокупности эти данные показывают, что покрытия как HT, так и SP поддерживают дифференциацию HOB.

Nanostructured Glass–ceramic Coatings For Orthopaedic Applications

Рис. 6. Изменение относительного процентного содержания композиционных элементов покрытий (a) HT и (b) SP, (c) их молярного соотношения Si / Ca и (d) изменения значения pH раствора HCl-трис-буфер после погружения покрытия. Звездочка представляет значительную разницу; р-значение 0,05. (a – c) Серые столбцы представляют перед погружением, а черные столбцы представляют после погружения, и (d) заполненные ромбы представляют SP, а заполненные квадраты представляют HT.


Nanostructured Glass–ceramic Coatings For Orthopaedic Applications Ti 6Al 4v

Рисунок 7. Морфология поверхности (а, b) покрытий HT после инкубации в бесклеточной культуральной среде в течение 5 часов и EDS (c) покрытия HT до инкубации и (d) отложения на его поверхности после инкубации. Шкала баров, (а) 50 мм и (б) 10 мм. (Онлайн версия в цвете.)


4. ДИСКУССИЯ

В этой работе покрытия HT и SP были изготовлены с использованием метода атмосферного плазменного напыления. Оба типа покрытий обладали стеклокерамической структурой и имели наноструктурированные поверхности из-за высокой температуры и сверхвысокой скорости охлаждения процесса плазменного напыления [3,35,36]. Прочность склеивания покрытия SP выше, чем у покрытия HT; и оба были выше по сравнению с зарегистрированными значениями плазменного покрытия HAp [37–39]. Коэффициент теплового расширения является важным фактором, влияющим на качество покрытий, включая образование трещин, остаточное напряжение и прочность склеивания. Сообщалось, что коэффициенты керамики HT и SP и сплава Ti-6Al-4V составляют 11,2 × 10 -6 К -1 [24], 6 × 10 -6 К -1 и 8,4-8,8 × 10 -6 К -1 [ 15], в то время как у HAp покрытий около 15,2 × 10 -6 К -1 [40]. Точное совпадение коэффициентов теплового расширения покрытий HT и SP с таковым у сплава Ti-6Al-4V способствовало их более высокой прочности сцепления по сравнению с покрытиями HAp. Превосходная прочность соединения SP по сравнению с покрытиями HT, возможно, обусловлена присутствием Ti в покрытии SP, которое может усиливать химическую и диффузионную связь между покрытиями SP и лежащим в основе Ti-6Al-4V [41]. Zheng et al. [39] продемонстрировали, что прочность склеивания покрытий HAp с плазменным напылением была значительно улучшена с использованием смешанного порошкового сырья Ti и HAp. Помимо прочности сцепления, твердость является еще одним важным параметром для биомедицинских покрытий, поскольку он влияет на их противоизносные свойства. Твердость наших разработанных покрытий была выше по сравнению с твердостью напыленного HAp, несмотря на то, что наши покрытия были испытаны при более высокой нагрузке, как видно из таблицы 4. Фактически, твердость этих двух покрытий также сопоставима с твердостью керамики HAp. блоки (также видно в таблице 4).

Figure 8. SEM micrographs of HOBs cultured on the HT coatings Titanium