Высокая поверхностная энергия усиливает реакцию клеток на микроструктуру титановой подложки

Титан (Ti) используется в имплантируемых устройствах благодаря биосовместимому оксидному поверхностному слою. Поверхности TiO2 со сложной микротопографией увеличивают площадь контакта кости с имплантатом и усилие, необходимое для его удаления, in vivo, а также индуцируют дифференцировку остеобластов in vitro. Исследования реакции остеобластов на контролируемый химический состав поверхности показывают, что гидрофильные поверхности обладают остеогенными свойствами. Однако поверхности TiO2, созданные до настоящего времени, характеризуются низкой поверхностной энергией из-за адсорбции углеводородов и карбонатов из окружающей атмосферы либо гидрофобности, обусловленной шероховатостью. Для сохранения высокой поверхностной энергии TiO2 использовали новые гидроксилированные и гидратированные поверхности титана. Остеобласты, выращенные на модифицированной поверхности, демонстрировали более зрелый фенотип, характеризовавшийся повышенной активностью щелочной фосфатазы и увеличением продукции остеокальцина, а также формировали остеогенное микроокружение за счёт усиленной продукции PGE2 и TGF-β1. Кроме того, 1α,25(OH)2D3 усиливал эти эффекты синергично с высокой поверхностной энергией. Это позволяет предположить, что усиленное костеобразование, наблюдаемое in vivo на модифицированных поверхностях титана, частично обусловлено стимулирующим воздействием высокой поверхностной энергии на остеобласты.