Введение. В современной медицинской практике костные имплантаты востребованы в качестве эффективного решения для восстановления костной ткани, в том числе для реабилитации пациентов с ранениями, полученными в боевых условиях. Одним из перспективных полимерных материалов для производства хирургических имплантатов считается полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) благодаря ряду свойств, сближающих его с костной тканью. Однако применение в имплантологии немодифицированного ПЭЭК из-за его биологической инертности и низкой остеоинтеграции ограниченно. Повысить биологическую активность, остеокондуктивность и антибактериальные свойства может модификация материала, в том числе путем структурных изменений поверхности.

Цель. Оценка цитотоксичности и адгезионных свойств поверхности полиэфирэфиркетона, модифицированного различными способами.

Материалы и методы. Синтез порошка ПЭЭК осуществляли методом поликонденсации в условиях нуклеофильного замещения взаимодействием гидрохинона с 4,4’-дифторбензофеноном; для дальнейшего исследования образцы формировали путем фрезерования в форме дисков. ПЭЭК модифицировали одним из трех методов: сульфонированием концентрированной серной кислотой, обработкой раствором «Пиранья» с последующей функционализацией глицином, высокотемпературным сплавлением с NaCl с последующим выщелачиванием. Изучение структуры полученных материалов выполняли с применением ИК-спектрометрии и сканирующей электронной микроскопии. Оценку цитотоксичности проводили с помощью МТТ-теста. Адгезивные свойства ПЭЭК-материалов оценивали путем культивирования на их поверхности дермальных фибробластов человека с последующей флуоресцентной визуализацией флуорохромами Calcein AM и Hoechst 33342. Анализ адгезии и морфологии прикрепившихся клеток производили с помощью инвертированного микроскопа Leica DMI 3000 B.

Результаты. Показано, что ПЭЭК, полученный методом поликонденсации взаимодействием гидрохинона и 4,4’-дифторбензофенона, не проявляет цитотоксического действия в отношении поверхностно-зависимых клеток. Под действием 1-суточного экстракта ПЭЭК и его разведений относительная жизнеспособность клеток варьировала от 96 до 126%, под действием 7-суточного — от 132 до 141% (против контроля 100%); показана стимуляция экстрактом ПЭЭК пролиферативной активности клеток. Обнаружено, что модификация образцов не ведет к повышению адгезии клеток. Пористый образец ПЭЭК, полученный методом прессования с NaCl с последующим его выщелачиванием, характеризуется неравномерной адгезией с нарушением жизнеспособности большей части клеток на поверхности образцов. Обработка ПЭЭК глицином приводит к снижению адгезии, нарушению жизнеспособности и изменению морфологических характеристик большой доли клеток, находящихся на поверхности образцов. На поверхности сульфонированного ПЭЭК клетки сохраняли жизнеспособность, однако морфология прикрепившихся клеток существенно отличалась от типичной: вместо субконфлюэнтного монослоя, сформированного клетками распластанной формы, характерного для успешной адгезии, были обнаружены клеточные конгломераты разного размера, неравномерно распределенные по поверхности и сформированные округлыми, реже веретеновидными клетками.

Выводы. При модификации ПЭЭК сульфонированием концентрированной H2SO4, обработкой глицином, высокотемпературным сплавлением с NaCl улучшение биосовместимости материала не отмечено; напротив, наблюдались нарушения жизнеспособности и морфологии поверхностно-зависимых клеток, адгезированных на поверхности модифицированного ПЭЭК. Полученные результаты подчеркивают необходимость дальнейшего поиска способов модификации ПЭЭК, что позволит преодолеть ограничения материала и расширить области его применения для решения актуальных междисциплинарных биомедицинских задач.