ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ПОКРЫТИЙ, СФОРМИРОВАННЫХ МЕТОДОМ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ

Проведено исследование цитотоксичности нанокомпозитных покрытий, сформированных методом микродугового оксидирования с добавлением наночастиц. Для оценки токсичности покрытий использовали метод МТТ-теста in vitro с клеточной линией HOS. Исследованы два типа покрытий, различающихся концентрацией наночастиц в составе: 0,5% и 1%. Анализ показал, что покрытие с более низкой концентрацией наночастиц соответствовало международным стандартам биосовместимости, в то время как увеличение содержания наночастиц до 1% приводило к значительному повышению цитотоксичности. Экспериментально установлено, что при высокой концентрации наночастиц в покрытиях наблюдаются изменения окраски среды и образование осадка, что указывает на возможные локальные изменения кислотности (pH) и химическую нестабильность покрытия в физиологических условиях. Выявлены статистически значимые различия между исследуемыми группами по уровню цитотоксичности, что подтверждает необходимость оптимизации состава покрытий для медицинских имплантатов. Результаты исследования подтверждают, что нанокомпозитные покрытия с оптимизированным содержанием наночастиц могут быть перспективными для применения в медицинских устройствах, однако требуют дальнейшей валидации in vivo. Установлена корреляция между концентрацией наночастиц и изменением морфологии поверхности, что может оказывать влияние на адгезию клеток. Полученные данные подчеркивают важность разработки безопасных покрытий для биомедицинских применений.

1. Ahire S. A., Bachhav A. A., Pawar T. B., Jagdale B. S., Patil A. V., Koli P. B. The Augmentation of nanotechnology era: A concise review on fundamental concepts of nanotechnology and applications in material science and technology //Results in Chemistry. – 2022. – Т. 4. – С. 100633.

2. Mabrouk M., Das D. B., Salem Z. A., Beherei H. H. Nanomaterials for biomedical applications: production, characterisations, recent trends and difficulties //Molecules. – 2021. – Т. 26. – №. 4. – С. 1077.

3. Nazari M. H., Zhang, Y., Mahmoodi, A., Xu, G., Yu, J., Wu, J., & Shi, X. Nanocomposite organic coatings for corrosion protection of metals: A review of recent advances //Progress in Organic Coatings. – 2022. – Т. 162. – С. 106573.

4. Мухаметов У. Ф., Люлин С. В., Борзунов Д. Ю., Гареев И. Ф., Бейлерли О. А. Аллопластические и имплантационные материалы для костной пластики: обзор литературы //Креативная хирургия и онкология. – 2021. – №. 4. – С. 343-353.

5. Molaei M., Fattah-alhosseini A., Nouri M., Mahmoodi P., Nourian A. Incorporating TiO2 nanoparticles to enhance corrosion resistance, cytocompatibility, and antibacterial properties of PEO ceramic coatings on titanium //Ceramics International. – 2022. – Т. 48. – №. 14. – С. 21005-21024.

6. Rakhadilov B., Zhassulan A., Ormanbekov K., Shynarbek A., Baizhan D., Aldabergenova T. Surface Modification and Tribological Performance of Calcium Phosphate Coatings with TiO2 Nanoparticles on VT1-0 Titanium by Micro-Arc Oxidation //Crystals. – 2024. – Т. 14. – №. 11. – С. 945.

7. Grebņevs V., Leśniak-Ziółkowska K., Wala M., Dulski M., Altundal Ş., Dutovs A., Simka, W. Modification of physicochemical properties and bioactivity of oxide coatings formed on Ti substrates via plasma electrolytic oxidation in crystalline and amorphous calcium phosphate particle suspensions //Applied Surface Science. – 2022. – Т. 598. – С. 153793.

8. Medici S., Peana M., Pelucelli A., Zoroddu, M. A. An updated overview on metal nanoparticles toxicity //Seminars in cancer biology. – Academic Press, 2021. – Т. 76. – С. 17-26.

9. Sharma S., Parveen R., Chatterji B. P. Toxicology of nanoparticles in drug delivery //Current pathobiology reports. – 2021. – С. 1-12.

10. Montazerian M., Hosseinzadeh F., Migneco C., Fook M. V., Baino F. Bioceramic coatings on metallic implants: An overview //Ceramics International. – 2022. – Т. 48. – №. 7. – С. 8987-9005.

11. Al-Zyoud W., Haddadin D., Hasan S. A., Jaradat H., Kanoun, O. Biocompatibility testing for implants: A novel tool for selection and characterization //Materials. – 2023. – Т. 16. – №. 21. – С. 6881.

12. Shrivastava N. K., Singh D., Verma S. K., Singh A. P., Srivastava, A. Toxicology assessment of polymeric material for implants //Assessment of Polymeric Materials for Biomedical Applications. – CRC Press, 2023. – С. 33-54.

13. Mamidi N., Delgadillo R. M., Sustaita A. O., Lozano K., Yallapu M. M. Current nanocomposite advances for biomedical and environmental application diversity //Medicinal Research Reviews. – 2024.

14. Sharma S., Sudhakara P., Omran A. A. B., Singh J., Ilyas R. A. Recent trends and developments in conducting polymer nanocomposites for multifunctional applications //Polymers. – 2021. – Т. 13. – №. 17. – С. 2898.

15. Shokrani H., Shokrani A., Sajadi S. M., Yazdi M. K., Seidi F., Jouyandeh M., Ramakrishna, S. Polysaccharide-based nanocomposites for biomedical applications: a critical review //Nanoscale Horizons. – 2022. – Т. 7. – №. 10. – С. 1136-1160.

16. Шахов В. П., Хлусов И. А., Дамбаев Г. Ц., Зайцев К. В., Салмина А. Б., Шахова С. С., Волгушев С. А. Введение в методы культуры клеток, биоинженерии органов и тканей. – 2004.

17. Korkmaz S., Göksülük D., Zararsiz G. MVN: An R package for assessing multivariate normality //R JOURNAL. – 2014. – Т. 6. – №. 2.

18. Royston J. A remark on algorithm AS-181-The W test for normality (Algorithm R94) //J Appl Stat. – 1995. – Т. 44. – №. 4. – С. 547-551.

19. Kose O., Tomatis M., Turci F., Belblidia N. B., Hochepied J. F., Pourchez J., Forest, V. Short preirradiation of TiO2 nanoparticles increases cytotoxicity on human lung coculture system //Chemical Research in Toxicology. – 2021. – Т. 34. – №. 3. – С. 733-742.

20. Nadimi M., Dehghanian C. Incorporation of ZnO–ZrO2 nanoparticles into TiO2 coatings obtained by PEO on Ti–6Al–4V substrate and evaluation of its corrosion behavior, microstructural and antibacterial effects exposed to SBF solution //Ceramics International. – 2021. – Т. 47. – №. 23. – С. 33413-33425.