Исследование общей токсичности плазменных конденсатов металлов и нитридов

И. Ш. Абдуллин, М. М. Гребенщикова ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЩЕЙ ТОКСИЧНОСТИ ПЛАЗМЕННЫХ КОНДЕНСАТОВ

МЕТАЛЛОВ И НИТРИДОВ

Ключевые слова: плазменные конденсаты, токсичность, биологическая активность, млекопитающие, нитрид гафния, нитрид титана.

Исследовано влияние плазменных конденсатов металлов четвертой группы и меди на состав крови, массу тела и поведенческие реакции млекопитающих. Установлено отсутствие токсическое действия плазменных конденсатов смеси нитридов титана и гафния на организм млекопитающего.

Keywords: plasma condensates, toxicity, biological activity, mammals, hafnium nitride, nitride of

the titan.

Influence of plasma condensates of metals of the fourth group and copper on blood structure, weight of a body and behavioral reactions of mammals is investigated. Toxic action of copper implants and insignificant influence of plasma condensates of nitride of the titan and hafnium nitride on an organism of a mammal is established.

Плазменные конденсаты некоторых металлов четвертой группы и d-элементов, и их тугоплавкие соединения обладают определенной биологической активностью в отношении болезнетворной микрофлоры, при этом у них не наблюдается цитотоксичности к группам клеточных культур [1,2,3]. Практический интерес представляет исследование общей токсичности этих конденсатов на реакции тканей и органов теплокровных, а также на их поведенческие реакции.

Целью исследования явилось изучение токсичности имплантатов с плазменными конденсатами на поверхности в отношении млекопитающих - белых лабораторных крыс. Импланты изготавливали нержавеющей стали марки 12х18Н9Т, они имели форму скобы с поверхностным слоем 4-5 мкм из исследуемого материала со средним весом образца 3-2 г. Материал конденсировали методом КИБ (конденсацией из плазменной фазы в условиях ионной бомбардировки). Были получены конденсаты меди, нитрида циркония, нитрида титана и нитрида гафния. Экспериментальные исследования проводили на половозрелых лабораторных животных - белых крысах, с массой тела 250-300 г. Имплант (металлическую скобу) вводили в кость животного в верхней трети голени. За животными наблюдали в течение 10 суток, 1,2, 3 месяцев со дня имплантации.

На этих сроках изучали поведенческие реакции, общую реактивность, динамику веса, состав периферической крови, лейкоцитарную формулу крови, проводили макроскопические исследования зоны имплантации печени, почек, сердца и селезенки.

При макроскопическом исследовании через 10 суток после имплантации образцов с покрытиями из нитрида циркония и нитрида титана и гафния реакция окружающих мягких тканей была минимальной и соответствовала реакции на хирургическое вмешательство и введение чужеродного тела. В опытной группе с омедненными имплантами имела место

резко выраженная реакция тканей с абсцессами 7-10 мм в диаметре, перифокальным воспалением и инфильтрацией у всех животных группы.

Аналогичная картина наблюдалась и у 30ти дневной группы; у 60ти дневной группы резкая воспалительная картина наблюдалась лишь у одного животного, а через 90 дней опыта реакция тканей отсутствовала у всех животных. Несколько лабораторных животных с имплантами нитрида циркония погибли на сроках более 60 суток, по неустановленной причине. На извлеченных через 90 дней образцах медное покрытие не сохранилось, оно полностью растворилось, в то время как покрытия из нитрида титана и гафния сохранились. Через 10 суток после имплантации подопытные животные в равной степени реагировали на пребывание инородного тела и на операционную травму: незначительно понижалась масса тела, в среднем на 5-10 г, увеличивалось содержание гемоглобина, эритроцитов, усиливалась фагоцитарная активность за счет тканевых повреждений - увеличивалось число лейкоцитов.

По внешним признакам животные в опытной группе с омедненными имплантами резко отличались от контрольной. На ранних сроках у них наблюдалась выраженная воспалительная реакция местных тканей. В 60 и 90 дней имело место покраснение кожных покровов с облысением.

По всем показателям хорошо проявили себя импланты с покрытием TiN + HfN. В этой группе животных не обнаружено статистически достоверной разницы по сравнению с контрольной ни в одном из показателей на протяжении всего эксперимента.

Из данного исследования можно сделать вывод о незначительном влиянии плазменных конденсатов нитрида титана и нитрида гафния на организм млекопитающего и рекомендовать эту композицию для дальнейших исследований в контакте с живым организмом в производстве имплантатов, как наиболее толерантную к клеткам живого организма и повышающую биосовместимость материала имплантата.

Работа выполнена по плану договора№13.G25.31.0068.

Литература

1. Абдуллин, И.Ш.Цитотоксические свойства плазменных конденсатов/ И.Ш. Абдуллин, М.М.Гребенщикова//Вестник Казанского технол. ун-та - 2010. - №10 - С. 117.

2. Абдуллин, И.Ш. Плазменные конденсаты с биологически активными свойствами ./ Гребенщикова М. М. Абдуллин И.Ш.//Сборник «Новые технологии и материалы легкой промышленности». - 2010. - С.312-317.

3. Вильямс Д.Ф.,Роуф Р. Имплантаты в хирургии - М.,Медицина,1978.

© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ, abdullin_i@kstu.ru; М. М. Гребенщикова - асп. той же кафедры.