Intranet Areál web

Fyziologický ústav AV ČR

Špičková věda pro zdraví

Pokryv povrchu kostních implantátů vrstvami nanokrystalického diamantu


Jedním z alternativních způsobů úpravy povrchu kovových kostních implantátů, které jsou vyvíjeny v naší laboratoři ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AV ČR (dr. Kromka), jsou vrstvy nanokrystalického diamantu. Tyto vrstvy souvisle pokrývají povrch implantátu, dobře adherují k implantátu, zpevňují jeho povrch, zabraňují uvolňování cytotoxických iontů a částic z materiálu a zejména činí povrch implantátu přitažlivým pro osídlení kostními buňkami. Tuto přitažlivost lze dále ovlivňovat dalšími modifikacemi, jako je dopace nanodiamantových vrstev bórem či terminací nanokrystalického diamantu různými prvky a chemickými funkčními skupinami, jako jsou např. H, O, -OH apod.

 

Lidské kostní buňky mají na vrstvách nanokrystalického diamantu terminovaném kyslíkem (O) nápadněji vytvořené fokální adhesní plaky než na diamantu terminovaném vodíkem (H), produkují více kolagenu a mají vyšší aktivitu alkalické fosfatázy, tj. enzymu zúčastněného v mineralizaci kostní tkáně. Tento výsledek lze přičíst vhodné smáčivosti nanokrystalického diamantu terminovaného O, zatímco materiál terminovaný H je spíše hydrofobní.  

 

Podobného výsledku bylo dosaženo i na vrstvách nanokrystalického diamantu dopovaného bórem (koncentrace 100, 1000 a 6700 ppm). Lidské osteoblasty na dopovaných vrstvách rovněž lépe vytvářejí fokální adhezní plaky (šipky a obsahují vyšší koncentrace alkalické fosfatázy a osteokalcinu, glykoproteinu mezibuněčné hmoty a důležitého ukazatele osteogenní diferenciace buněk:

 

 

Články

Grausová L, Kromka A, Burdíková Z, Eckhardt A, Rezek B, Vacík J, Haenen K, Lisá V, Bačáková L: Enhanced growth and osteogenic differentiation of human osteoblast-like cells on boron-doped nanocrystalline diamond thin films. PLoS One 6(6):e20943, 2011

 

Grausová L, Bačáková L, Kromka A, Potocký S, Vaněček M, Nesládek M, Lisá V: Nanodiamond as promising material for bone tissue engineering. J Nanosci Nanotechnol  9(6): 3524-3534, 2009

 

Grausová L, Bačáková L, Kromka A, Vaněček M, Rezek B, Lisá V: Molecular markers of adhesion, maturation and immune activation of human osteoblast-like MG 63 cells on nanocrystalline diamond films. Diam Relat Mater 18(2-3): 258-263, 2009

 

Kopeček M, Bačáková L, Vacík J, Fendrych F, Vorlíček V, Kratochvílová I,  Lisá V, Van Hove E, Mer C, Bergonzo P, Nesládek M: Improved adhesion, growth and maturation of human bone-derived cells on nanocrystalline diamond films. Physica Status Solidi A 205(9): 2146-2153, 2008

 

Grausová L, Kromka A, Bačáková L, Potocký S, Vaněček M, Lisá V:  Bone and vascular endothelial cells in cultures on nanocrystalline diamond films. Diam Relat Mater 17(7-10): 1405-1409, 2008

 

Patent

EU patent: Rezek B, Michalíková L, Kromka A, Kalbáčová M, Kmoch S, Grausová L, Bačáková L, Vaněček M, Kočka J: Method of making arranged cell structures. Přihláška č. 09761298, Z 7584, PV2008-355, EP 2288699. Přijat a validován: 2011.