Akademik tədqiqatlar, aydın dil

Verianla | Akademik Araştırmalardan Türkçe Ekonomi ve Bilim İçerikleri

27 sentyabr 2026, bazar
VERİANLAMüstəqil elmi yayımçılıq
Menyunu açın və ya bağlayın
...
Home / Səhiyyə Elmləri / Tibbi Tədqiqatlar / Xitozanla möhürlənən biodeqradasiyaya uğrayan maqnezium implant: Mikro-ark oksidləşmə örtüyü korroziyanı ləngidib sümük yaranmasını dəstəkləyə bilərmi?
Tibbi Tədqiqatlar

Xitozanla möhürlənən biodeqradasiyaya uğrayan maqnezium implant: Mikro-ark oksidləşmə örtüyü korroziyanı ləngidib sümük yaranmasını dəstəkləyə bilərmi?

Kritik ölçülü sümük defektleri; yüksək enerjili travma, sümük tümörlerinin çıkarılması və ya geniş toxuma kaybı sonra kemiğin kendi kendine tam olaraq iyileşemediği boşluklardır.

18/07/2026  Veri Anla 21 baxış
Xitozanla möhürlənən biodeqradasiyaya uğrayan maqnezium implant: Mikro-ark oksidləşmə örtüyü korroziyanı ləngidib sümük yaranmasını dəstəkləyə bilərmi?

Kritik ölçülü sümük defektleri; yüksək enerjili travma, sümük tümörlerinin çıkarılması və ya geniş toxuma kaybı sonra kemiğin kendi kendine tam olaraq iyileşemediği boşluklardır. Bu defektlerde kullanılacak malzemenin ilk dönemde mekanik destek sağlaması, çevredeki hüceyrələrin tutunmasına izin vermesi, yeni sümük oluşumunu desteklemesi və görevini tamamladıktan sonra güvenli bir hızla parçalanması beklenir.

Maqnezium alaşımları, kemiğe görece yakın mekanik özellikleri və vücut içinde parçalanabilmeleri nedeniyle geçici ortopedik implantlar açısından dikkat çekicidir. Ancak maqnezium fizyolojik sıvılarla temas ettiğinde hızlı biçimde korozyona uğrayabilir. Bu müddətç implantın mekanik bütünlüğünü erkən kaybetmesine, ortamın alkalileşmesine və hidrojen gazı oluşmasına neden ola bilər. İmplant çevresinde biriken gaz və hızlı səth kaybı, hüceyrə tutunmasını və sümük-implant bütünleşmesini mənfi etkileyebilir.

Bu çalışmada tədqiqatçılar, Mg-2Zn-1Gd-0.5Zr olaraq adlandırılan biodeqradasiyaya uğrayan maqnezium alaşımının səthine iki aşamalı bir koruyucu və biyolojik örtük uygulamıştır. İlk aşamada nano-CuO içeren elektrolit kullanılarak mikro-ark oksidasyonu, yani MAO kaplaması yaradılmışdır. İkinci aşamada MAO təbəqəsının məsaməleri kitosanla kapatılmıştır.

MAO işlemi alaşımın səthinde seramik benzeri bir bariyer meydana getirmektedir. Bununla birlikte işlem zamanı oluşan elektriksel boşalma kanalları soğuduğunda səthde mikro məsaməler və mikro çatlaklar kalabilmektedir. Klorür iyonları və diğer korozif bileşenler bu açıklıklardan ilerleyerek alttaki magnezyuma ulaşabilir. Xitozan təbəqəsının temel görevi, bu geçiş yollarını doldurup mühürleyerek sıvı ilə metal arasındaki birbaşa teması geciktirmektir.

Tədqiqatçılar, 100 mL məhlulye sırasıyla 0,5 g, 1,0 g və 1,5 g xitozan ekleyerek üç fərqli örtük hazırlamıştır. Buradaki “1.5CS” ifadesi kaplamanın 1,5 mm kalınlığında olduğunu deyil, hazırlama məhlulunde 100 mL başına 1,5 g xitozan kullanıldığını ifade etmektedir. Xitozan içermeyen MAO kaplaması ise 0CS və ya MAO tek katmanlı qrup olaraq dəyərlendirilmiştir.

Yüzey görüntüleri, xitozan miktarı arttıkça MAO təbəqəsındaki açık mikro məsaməlerin azaldığını göstərmişdir. 1.5CS/MAO səthinin bazı bölgelerinde məsaməler tamamen kapanmış və daha yoğun, daha düzenli bir örtük yaranmışdır.

Elektrokimyasal ölçümlerde 1.5CS/MAO qrupunun korroziya akım yoğunluğu 0,751 µA/cm²’den 0,267 µA/cm²’ye düşmüş, hesaplanan elektrokimyasal korroziya hızı 0,385 mm/yıl səviyyəinden 0,136 mm/yıl səviyyəine gerilemiştir. Bu təxminən %65’lik bir azalmaya karşılık gelmektedir. Daha aşağı xitozan miktarları aynı ölçüde güclü bir elektrokimyasal koruma sağlamamıştır.

Hücre deneylerinde 1.5CS/MAO örtüklü alaşımdan hazırlanan özütler, MC3T3-E1 osteoblast öncülü hüceyrələrin çoğalmasını və yayılmasını dəstəkləmişdir. Erken osteojenik farklılaşma göstergesi olan alkalen fosfataz boyaması ilə geç dönem mineralizasyon göstergesi olan alizarin kırmızısı boyamasında en güclü nəticələr 1.5CS/MAO qrupunda görülmüşdür.

Hayvan deneylerinde 40 erkək sıçanın femurunda 3 mm çapında və 4 mm derinliğinde defektler yaradılmışdır. Heyvanlar implantsız kontrol, β-trikalsiyum fosfat/hidroksiapatit biyoseramik, yalnız MAO örtüklü maqnezium və 1.5CS/MAO örtüklü maqnezium olmak üzere dört gruba ayrılmıştır.

Micro-CT analizinde 1.5CS/MAO qrupunun sümük hacmi/toplam həcm nisbəti 6. haftada %33,13, 12. haftada %48,47 olaraq ölçülmüşdür. Aynı dəyərler β-TCP qrupunda sırasıyla %28,24 və %36,16; yalnız MAO örtüklü maqnezium qrupunda ise %24,38 və %41,53 olaraq bildirilmişdir.

1.5CS/MAO implantların başlanğıc hacminin təxminən %62’si 6. haftada, %58’i ise 12. haftada korunmuştur. Böylece implant tamamen kaybolmadan önce yeni sümük oluşumu üçün belirli bir yapısal destek sağlamaya devam etmiştir. Histolojik görüntülerde implant çevresinde yeni sümük toxuması, daha yakın sümük-implant teması və yalnız MAO kaplamasına göre daha az gaz boşluğu gözlenmiştir.

Kalp, qaraciyər, dalaq, ağciyər və böyrək dokularında implantla ilişkilendirilen belirgin sistemik hasar bildirilmemiştir. Karaciğer və böyrək işlev göstergeleriyle serum Mg, Zn, Ca və P seviyeleri qruplar arasında əhəmiyyətli farklılık göstermemiştir.

Bununla birlikte tədqiqat insanlarda yapılmamıştır. Sadece erkək sıçanlarda, en fazla 12 haftalık bir dönemi dəyərlendirmiştir. Kaplamanın mekanik dayanımı, yorulma ömrü və yük taşıma kapasitesi birbaşa ölçülmemiştir. Bakır salınımı, gadolinyum və zirkonyumun sistemik səviyyəleri analiz edilmemiş; mevcut çalışmada birbaşa antibakteriyel təcrübə yapılmamıştır. Buna görə nəticələr, kaplamanın insanlarda güvenli və etkili bir ortopedik implant olduğunu sübut etmir.

Kritik sümük defektlerinde neden yeni malzemelere ihtiyaç duyuluyor?

Sümük canlı və müddətkli yenilenen bir dokudur. Küçük çatlaklar və sınırlı toxuma kayıpları, sümük hücreleri və damar sistemi aracılığıyla onarılabilir. Ancak defekt belirli bir böyüklüğü aştığında iki kenar arasında yeterli biyolojik və mekanik köprü kurulamayabilir.

Kritik sümük defektlerinde implant və ya greft malzemesinden aynı anda birkaç görevi yerine getirmesi beklenir:

  • Defekt bölgesinin çökmesini engelleyecek mekanik destek sağlamak,
  • Osteoblastların və ya osteoblast öncüllerinin səthe tutunmasına izin vermek,
  • Yeni damar və sümük dokusunun ilerleyebileceği uyğun bir ortam oluşturmak,
  • İnflamasyonu və enfeksiyon riskini artırmamak,
  • Sümük yeterli dayanımı kazandıkça kontrollü biçimde parçalanmak,
  • Zararlı miktarda iyon və ya bozunma ürünü oluşturmamak.

Kalsiyum fosfat biyoseramikleri kemiğin mineral bileşimine benzerlikleri nedeniyle biyolojik açıdan avantajlıdır. Fakat kırılgan olmaları və aşağı kırılma tokluğu taşımaları, yük taşıyan bölgelerdeki kullanımlarını sınırlandırabilir.

Biyobozunur polimerler zamanla parçalanabilmektedir; lakin parçalanma hızının kontrol edilememesi və bazı bozunma ürünlerinin yerel inflamasyon oluşturabilmesi sorun yaratabilir.

Kalıcı metal implantlar yüksək mekanik dayanım sunar. Buna karşılık görevini tamamladıktan sonra vücutta kalmaya devam edebilir və bazı durumlarda ikinci bir çıkarma ameliyatı gerekebilir.

Maqnezium neden sümük implantları üçün ilgi çekici?

Maqnezium, metalik yapısı sayesinde birçok biyoseramik və polimere göre daha yüksək mekanik destek sağlayabilir. Aynı zamanda fizyolojik ortamda korozyona uğrayarak zaman içinde çözünebilir.

Bu iki özellik, geçici sümük implantı açısından önemli bir denge sunmaktadır: Malzeme ilk dönemde yükü paylaşabilir, daha sonra yeni sümük geliştikçe kademeli olaraq ortadan kalkabilir.

Maqnezium iyonları aynı zamanda normal insan metabolizmasında bulunan iyonlardır. Ancak “maqnezium vücutta doğal olaraq vardır” ifadesi, maqnezium alaşımından oluşan bütün bozunma ürünlerinin her dozda və her koşulda güvenli olduğu anlamına gelmez. İmplantın çözünme hızı və yerel iyon yoğunluğu belirleyicidir.

Magnezyumun temel sorunu: çok hızlı korroziya

Maqnezium su içeren ortamda parçalanırken çalışmada verilen temel reaksiyon belədir:

\[ \mathrm{Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + H_2 \uparrow} \]

Bu denklemde:

  • Mg, implantın maqnezium içeren metalik bölümünü,
  • H2O, fizyolojik sıvılardaki suyu,
  • Mg(OH)2, maqnezium hidroksit korroziya ürününü,
  • H2, açığa çıkan hidrojen gazını göstərir.

Maqnezium hidroksit ilk aşamada səth üzerinde kısmi bir koruyucu təbəqə oluşturabilir. Ancak fizyolojik sıvılardaki klorür iyonları bu təbəqəyı bozarak korozyonun devam etmesine neden ola bilər.

Korroziya çok hızlı gerçekleştiğinde:

  • İmplant kemiğin yeterince oluşmasından önce dayanım kaybedebilir.
  • Yerel pH aşırı yükselerek hüceyrələr üçün elverişsiz bir mikroçevre oluşturabilir.
  • Hidrojen gazı implant çevresinde boşluklar meydana getirebilir.
  • Sümük ilə implant arasında birbaşa temas azalabilir.
  • Hücre tutunması və çoğalması zorlaşabilir.
  • Yerel inflamasyon və implant gevşemesi riski artabilir.

Çalışmada hangi maqnezium alaşımı kullanıldı?

Tədqiqatçılar Mg-2Zn-1Gd-0.5Zr olaraq tanımlanan bir alaşım kullanmıştır. Ekstrüzyon sonrası ölçülen gerçek bileşim:

ElementÖlçülen ağırlık nisbəti
Çinko%1,60
Gadolinyum%0,83
Zirkonyum%0,46
MaqneziumKalan ana bileşen

Alaşım 390 °C’de, 64:1 ekstrüzyon nisbətiyla sıcak ekstrüzyona tabi tutulmuştur. Laboratuvar deneyleri üçün 10 mm çapında və 1 mm kalınlığında diskler; hayvan deneyleri üçün 3 mm çapında və 4 mm uzunluğunda silindirik implantlar hazırlanmıştır.

Mikro-ark oksidasyonu nedir?

Mikro-ark oksidasyonu, metal səthinin elektrolit içinde yüksək elektriksel gerilim altında işlenmesine dayanan bir səth modifikasyon yöntemidir. Yüzeyde meydana gelen mikro plazma boşalmaları, metalin dış təbəqəsını seramik benzeri oksit və fosfat bileşenlerinden oluşan bir kaplamaya dönüştürür.

Çalışmada MAO kaplamasının genel olaraq üç katmanlı olduğu açıklanmaktadır:

  • Gevşek dış təbəqə: Mikro məsaməler və boşalma kanalları içerir.
  • Yoğun ara təbəqə: Korozif sıvılara karşı temel fiziksel bariyeri oluşturur.
  • Bağlayıcı iç təbəqə: Kaplamayı metal altlığa bağlar.

MAO elektroliti şu maddelerden hazırlanmıştır:

Elektrolit bileşeniKonsantrasyon
Kalsiyum hidroksit, Ca(OH)21,2 g/L
Nano-bakır oksit, CuO3 g/L
Potasyum florür, KF8 g/L
Sodyum hekzametafosfat, (NaPO3)64 g/L

Nano-CuO içeren elektrolit, bakır içeren MAO təbəqəsının hazırlanması üçün istifadə edilmişdir. Yazarların önceki çalışmalarında bakırın antibakteriyel davranışla ilişkili olduğu belirtilmektedir. Ancak mevcut çalışmada bakteriler üzerinde birbaşa test yapılmamış və Cu iyonlarının salım miktarı ölçülmemiştir.

MAO təbəqəsındaki məsaməler neden hem avantaj hem sorun?

MAO işlemi zamanı oluşan plazma kanalları soğuyup katılaştığında səthde mikrometre ölçeğinde açıklıklar meydana gelir. Bu açıklıkların iki zıt etkisi vardır.

Olumsuz etkisi: Fizyolojik sıvı, klorür iyonları və su molekülleri açıklıklarda birikebilir və zamanla yoğun təbəqəya və ya metal altlığa ulaşabilir.

Olumlu etkisi: Gözenekler, sonradan uygulanacak polimer kaplamanın tutunabileceği mekanik kilitlenme noktaları sağlar.

Bu çalışmanın temel tasarım düşüncesi, məsaməleri tamamen bir kusur olaraq görmek yerine kitosanın MAO təbəqəsına mekanik olaraq bağlanabileceği bir iskele olaraq kullanmaktır.

Xitozan nedir və neden kullanıldı?

Xitozan, kitinin deasetilasyonu yoluyla elde edilen doğal bir polisakkarittir. Film oluşturabilir, biyobozunabilir və biyolojik səthlerle etkileşime girebilir.

Çalışmada kitosanın şu potansiyel işlevlerinden faydalanılmaktadır:

  • MAO təbəqəsındaki mikro məsaməleri doldurmak,
  • Su və klorür iyonlarının metal səthine ulaşmasını geciktirmek,
  • Yüzeyi hüceyrə tutunmasına daha uyğun hâle getirmek,
  • Yerel pH değişimini sınırlamak,
  • Sümük oluşumu üçün biyolojik olaraq daha elverişli bir arayüz meydana getirmek.

Kitosanın kendisi uzun müddət değişmeden kalan kalıcı bir bariyer deyildir. Su alarak şişebilir, daha kiçik moleküllere və oligosakkaritlere parçalanabilir. Dolayısıyla amaç korozyonu tamamen durdurmak deyil, implantın erkən dönemde çok hızlı parçalanmasını önlemektir.

Xitozan kaplamalar nasıl hazırlandı?

Düşük molekül ağırlıklı və %75–85 deasetilasyon derecesine sahip xitozan istifadə edilmişdir. Üç məhlul hazırlanmıştır:

GrupXitozan miktarıÇözücü
0.5CS0,5 g/100 mL%0,1 asetik asit
1.0CS1,0 g/100 mL%0,1 asetik asit
1.5CS1,5 g/100 mL%0,1 asetik asit

Çözeltilerin pH dəyəri 3 mol/L NaOH kullanılarak 5,0–5,5 aralığına ayarlanmıştır. MAO örtüklü örnekler xitozan məhlulune bir dakika daldırılmış və sabit hızla çıkarılmıştır. İşlem üç kez tekrarlanarak məsamə və çatlakların daha kapsamlı biçimde örtülmesi amaçlanmıştır.

Xitozan təbəqəsının oluşumu nasıl açıklanıyor?

Asidik ortamda kitosanın amin qrupları protonlanır və polimer pozitif yüklü hâle gelir. Maqnezium səthinden çıkan Mg2+ iyonları ilə xitozan arasında kompleks oluşabileceği düşünülmektedir.

Çalışmada verilen reaksiyonlardan biri belədir:

\[ \mathrm{CS{-}NH_3^{+} + Mg^{2+} \rightarrow Mg^{2+}CS{-}NH_2 + H^{+}} \]

Burada:

  • CS-NH3+, protonlanmış xitozan amin qrupunu,
  • Mg2+, səthden açığa çıkan maqnezium iyonunu,
  • Mg-CS kompleksi, xitozan ilə maqnezium arasındaki etkileşimi göstərir.

Çalışmada kitosanın yükünü kaybederek çözünmeyen bir təbəqə oluşturması şu reaksiyonla ifade edilmiştir:

\[ \mathrm{CS{-}NH_3^{+} + OH^{-} \rightarrow CHI{-}NH_2 + H_2O} \]

“CHI” gösterimi makalede bu biçimde istifadə edilmişdir. Denklem, protonlanmış amin qrupunun deprotonasyonu sonucunda kitosanın çözünürlüğünün azalmasını açıklamak amacıyla verilmiştir.

Yüzey görüntüleri ne gösterdi?

SEM görüntülerinde yalnız MAO bulunan 0CS səthinde çok sayıda düzensiz mikro məsamə görülmüşdür. Xitozan miktarı arttıkça açıklıkların sayısı və görünürlüğü azalmışdır.

1.5CS/MAO qrupunda:

  • Yüzey daha yoğun və düzenli hâle gelmiştir.
  • Bazı alanlarda MAO məsaməleri tamamen kaybolmuştur.
  • Xitozan təbəqəsı MAO səthinde müddətkli bir film oluşturmuştur.

EDS analizinde C, O, F, Mg, P və Ca elementleri tespit edilmiştir. Xitozan miktarı arttıkça karbon nisbətinın yükselmesi, organik xitozan təbəqəsının səthe yerleştiğini dəstəkləyir.

Örtük sonrası Cu elementinin miktarı və dağılımı nəticə bölümünde ayrıntılı olaraq verilmemiştir. Buna görə “bakır içeren” tanımlaması üretimde nano-CuO kullanılmış olmasına dayanmaktadır; bu tədqiqat Cu salımının miktarını və ya səthdeki biyolojik olaraq erişilebilir Cu nisbətinı belirlememiştir.

XRD analizinin anlamı

X-ışını kırınımı sonuçlarında temel maqnezium fazına ait güclü pikler görülmüşdür. Xitozan təbəqəsı çok ince olduğu üçün X-ışınları təbəqəyı geçerek metal altlığa ulaşmıştır.

Kompozit kaplamalarda təxminən \(2\theta=22^\circ\) civarında geniş bir pik gözlenmiştir. Bu pik, xitozan zincirlerindeki hidroksil qrupları və moleküller arası hidrojen bağlarının oluşturduğu kısmen düzenli polisakkarit bölgeleriyle ilişkilendirilmiştir.

MAO təbəqəsında ayrıca:

  • Ca3(PO4)2,
  • Mg3(PO4)2

fazlarına ait pikler bildirilmişdir. Kalsiyum və fosfat içeren bu bileşenlerin sümük mineraline kimyasal benzerliği, kaplamanın biyolojik arayüzü açısından önem taşıyabilir. Ancak XRD’de bir fazın bulunması, tek başına implantın sümük oluşturduğu anlamına gelmez.

Korroziya direnci nasıl ölçüldü?

Elektrokimyasal deneyler 37 ± 1 °C’de Hank məhlulunde yapılmıştır. Üç elektrotlu sistemde:

  • Kaplı örnek tədqiqat elektrodu,
  • Doymuş kalomel elektrot referans elektrot,
  • Platin levha karşı elektrot olaraq istifadə edilmişdir.

Açık devre potansiyeli 30 dakika dengelenmiş, ardından elektrokimyasal empedans ölçümü və potansiyodinamik polarizasyon testi tətbiq edilmişdir.

Korroziya potansiyeli \(E_{\mathrm{corr}}\), səthin elektrokimyasal eğilimi hakkında bilgi verir. Daha pozitif dəyərlere kayma çoğunlukla daha asil və ya daha az aktif davranışla ilişkilendirilir.

Korroziya akım yoğunluğu \(i_{\mathrm{corr}}\), aktif metal çözünme hızının göstergelerinden biridir. Daha aşağı akım yoğunluğu, təcrübə koşulları altında daha yavaş korroziya davranışına işaret eder.

Elektrokimyasal korroziya sonuçları

Grupicorr (µA/cm²)Ecorr (V, SCE’ye karşı)Hesaplanan korroziya hızı (mm/yıl)
0CS / yalnız MAO0,751 ± 0,30−1,489 ± 0,010,385 ± 0,001
0.5CS/MAO0,737 ± 0,02−1,482 ± 0,020,377 ± 0,101
1.0CS/MAO0,645 ± 0,02−1,454 ± 0,010,330 ± 0,02
1.5CS/MAO0,267 ± 0,01−1,442 ± 0,020,136 ± 0,01

1.5CS/MAO qrupunda korroziya akım yoğunluğu yalnız MAO qrupuna göre təxminən %64,4 azalmışdır. Elektrokimyasal korroziya hızı ise təxminən %65 düşmüştür.

0.5CS və 1.0CS təbəqəlarının korroziya hızları sayısal olaraq daha aşağı olmakla birlikte, tədqiqat bu iki qrupun yalnız MAO qrupundan statistik olaraq əhəmiyyətli biçimde fərqli olmadığını belirtmektedir. Bu nəticə, məsaməlerin etkili biçimde kapanması üçün belirli bir xitozan yoğunluğuna ihtiyaç duyulabileceğini düşündürmektedir.

14 günlük daldırma testi

Örnekler pH 7,40 olan Hank məhlulunde 14 gün bekletilmiş, məhlul her gün yenilenmiştir. Yüzey alanı/məhlul hacmi nisbəti 1,25 cm²/mL olaraq belirlenmiştir.

Kütle kaybından korroziya hızı şu denklemle hesaplanmıştır:

\[ P_w=\frac{K\cdot W}{A\cdot T\cdot D} \]

Burada:

  • \(P_w\), mm/yıl cinsinden korroziya hızını,
  • \(K\), \(8{,}76\times10^4\) mm/yıl dönüşüm sabitini,
  • \(W\), gram cinsinden kütle kaybını,
  • \(A\), cm² cinsinden açık səth alanını,
  • \(T\), daldırma müddətsini,
  • \(D\), g/cm³ cinsinden örnek yoğunluğunu ifade etmektedir.

14 gün sonra 0CS, 0.5CS və 1.0CS səthlerinde çeşitli səviyyəlerde korroziya gözlenmiştir. 1.5CS səthinde az sayıda korroziya ürünü görülmüş, belirgin çukurlaşma saptanmamış və örtük böyük ölçüde bütünlüğünü korumuştur.

Kütle kaybı deneyinde üç kitosanlı qrupun korroziya hızları arasında əhəmiyyətli fərq bulunmadığı, lakin hepsinin 0CS qrupundan daha aşağı olduğu bildirilmişdir.

Makalenin aynı bölümünde korroziya hızlarının “1.5CS > 1.0CS > 0.5CS > 0CS” sırasını izlediğini söyleyen bir cümle bulunmaktadır. Bu ifade, hemen öncesindeki “kitosanlı qrupların 0CS’den daha aşağı korroziya hızına sahip olduğu” açıklaması və sunulan grafikle çelişmektedir. Bu metinsel tutarsızlık tədqiqat dəyərlendirilirken dikkate alınmalıdır.

pH değişimleri ne anlatıyor?

Magnezyumun korozyonu OH− oluşumuyla ortam pH dəyərini yükseltebilir. Buna görə məhlul pH’sı, bozunmanın dolaylı göstergelerinden biridir.

İlk yedi günde 1.5CS/MAO qrupunun pH dəyəri diğer qruplardan daha aşağı kalmıştır. Bu nəticə, en yoğun xitozan təbəqəsının erkən maqnezium çözünmesini və alkalileşmeyi daha fazla sınırladığını düşündürmektedir.

7–14. günlerde kitosanlı qrupların pH dəyərleri birbirine yaklaşmış, lakin 0CS qrupunun altında kalmıştır. Kitosanın su alıp şişmesi və zamanla bozunması nedeniyle koruma etkisinin sabit olmadığı belirtilmektedir.

Yüzeyde kalsiyum-fosfat birikimi

Daldırma sonra örtük səthinde Ca və P içeren ürünler görülmüşdür. Çalışmada oluşum müddətci şematik olaraq şu ilişkiyle verilmiştir:

\[ \mathrm{Ca^{2+}+Mg^{2+}+PO_4^{3-}\rightarrow Amorf\ (Ca,Mg)\ fosfatlar} \]

Bu ifade ayrıntılı və dengelenmiş bir kimyasal reaksiyon denklemi deyil, səthde kalsiyum və maqnezium içeren amorf fosfat çökeltilerinin oluşabileceğini gösteren şematik bir açıklamadır.

Kalsiyum-fosfat içeren səth birikimleri sümük hücrelerinin mineral arayüzle etkileşimini destekleyebilir. Ancak yalnız bu birikimlerin görülmesi, gerçek sümük oluşumunun gerçekleştiğini göstermez; hüceyrə və hayvan deneyleriyle ayrıca dəyərlendirme yapılması lazımdır.

Hücre deneylerinde hangi model kullanıldı?

Çalışmada fare embriyonik osteoblast öncülü MC3T3-E1 subklon 14 hüceyrə hattı istifadə edilmişdir. Bu hüceyrələr osteoblast farklılaşması və mineralizasyon araştırmalarında yaygın bir laboratuvar modelidir.

Hücreler kaplamaların birbaşa üzerinde yetiştirilmemiştir. Kaplı alaşım örnekleri 72 saat boyunca kültür ortamında bekletilmiş və malzemeden çözünen iyonları və ya bozunma ürünlerini içeren özütler hazırlanmıştır. Hücreler bu özütlerle kültüre edilmiştir.

Dolayısıyla təcrübə birbaşa səth tutunması ilə özüt etkisini tam olaraq birbirinden ayırmamaktadır. Floresan görüntülər hüceyrələrin özütlerle dolaylı kültür koşullarındaki morfolojisini göstərir.

Hücre çoğalması sonuçları

CCK-8 testi hüceyrələrin metabolik aktivitesi üzerinden göreli canlılık və çoğalma hakkında bilgi sağlamaktadır.

Birinci günde qruplar arasında əhəmiyyətli fərq bulunmamıştır. Üçüncü günde 1.0CS və 1.5CS qruplarında hüceyrə canlılığı 0CS və 0.5CS qruplarından daha yüksək tapılmışdır.

Beşinci gün sonuçlarında 1.5CS/MAO qrupunun hüceyrə çoğalması diğer üç qruptan əhəmiyyətli biçimde yüksektir.

Ancak metod bölümünde CCK-8 ölçümlerinin 24, 48 və 72. saatlerde yapıldığı yazılırken nəticə bölümünde 1., 3. və 5. günlerden söz edilmektedir. Şəkil 5’in ekseni de 1, 3 və 5 günü göstərir. Bu zamanlama uyuşmazlığı, deneyin tekrar üretilebilirliği açısından önemli bir raporlama sorunudur.

Hücre yayılması və iskelet yapısı

TRITC-falloidin boyaması aktin hüceyrə iskeletini kırmızı, DAPI ise hüceyrə çekirdeklerini mavi göstərmişdir.

0CS qrupunda daha az sayıda hüceyrə və sınırlı yayılma görülürken kitosanlı qruplarda hüceyrələrin daha geniş səth alanına yayıldığı bildirilmişdir. Ortalama hüceyrə alanı 0.5CS və 1.5CS qruplarında 0CS qrupuna göre daha yüksektir; en böyük ortalama alan 1.5CS qrupunda ölçülmüşdür.

Yazarlar bunu daha yavaş alaşım bozunması, daha kararlı pH və hüceyrələr açısından daha uyğun bir iyonik ortamla ilişkilendirmektedir.

Osteojenik farklılaşma nasıl dəyərlendirildi?

Hücreler osteojenik indüksiyon ortamında yetiştirilmiş və iki fərqli zaman noktasında incelenmiştir:

  • 7. gün ALP boyaması: Erken osteoblast farklılaşmasının göstergesi,
  • 21. gün alizarin kırmızısı boyaması: Kalsiyum içeren mineral nodüllerin göstergesi.

Alkalen fosfataz, mineralize sümük matriksinin hazırlanmasında rol alan erkən osteoblast belirteçlerinden biridir. ALP boyamasının artması, hüceyrələrin osteoblast yönünde farklılaşma eğiliminin yükseldiğini düşündürür.

Alizarin kırmızısı, kalsiyum içeren mineral birikimlere bağlanarak kırmızı çökeltiler oluşturur. Bu boyama geç dönem mineralizasyonun dolaylı göstergesidir.

1.5CS/MAO qrupu hem ALP-pozitif hüceyrə sayısında hem de kalsifiye nodül birikiminde en güclü görünümü sergilemiştir.

Bu nəticə “örtük kendi başına yeni sümük üretti” anlamına gelmez. Hücrelerin osteojenik indüksiyon ortamında bulunduğu və istifadə olunan testlerin laboratuvar belirteçleri olduğu unutulmamalıdır.

Hayvan deneyi nasıl tasarlandı?

Çalışmada 12 haftalık, təxminən 300 ± 35 g ağırlığında 40 erkək siçovul istifadə edilmişdir. Sağ femurun distal bölgesinde 3 mm çapında və 4 mm derinliğinde silindirik defekt hazırlanmıştır.

Heyvanlar rastgele dört gruba ayrılmıştır:

GrupnUygulama
Model kontrol10Defekt oluşturuldu, implant yerleştirilmedi
β-TCP pozitif kontrol10%85 β-TCP + %15 hidroksiapatit biyoseramik
MAO Mg10Yalnız MAO örtüklü maqnezium alaşımı
1.5CS/MAO Mg10Kitosanla mühürlenmiş MAO örtüklü maqnezium alaşımı

Her qrupta beş hayvan 6. haftada, kalan beş hayvan 12. haftada sakrifiye edilmiştir.

β-TCP qrupu, klinikte istifadə olunan emilebilir yapay sümük malzemesine karşı karşılaştırma sağlamak amacıyla istifadə edilmişdir. Ancak biyoseramik ilə metal implantın mekanik, hacimsel və bozunma davranışları birbirinden farklıdır; buna görə bütün ölçümlerin birbaşa eşdəyər olduğu varsayılmamalıdır.

Micro-CT hangi göstergeleri ölçtü?

İmplant çevresindeki 1 mm’lik bölge, 15 µm izotropik voksel boyutuyla Micro-CT kullanılarak dəyərlendirilmiştir.

Başlıca göstergeler bunlardır:

GöstergeAnlamı
BV/TVİncelenen hacmin ne kadarının sümük dokusundan oluştuğunu gösteren sümük hacmi/toplam həcm nisbəti
Tb.NBirim mesafedeki trabekül sayısı
Tb.ThTrabeküler sümük yapıların ortalama kalınlığı
Tb.SpTrabeküller arasındaki ortalama boşluk
Kalan implant hacmiBaşlangıç hacmine göre implantın ne kadarının korunduğu

Micro-CT nicel analizinde örnek sayısı \(n=3\) olaraq belirtilmiştir. Her zaman noktasında beş hayvan bulunmasına rağmen nicel analizde yalnız üç örneğin kullanıldığı anlaşılmaktadır. Hangi örneklerin neden seçildiği ayrıntılı olaraq açıklanmamıştır.

Micro-CT sonuçları

Grup6. hafta BV/TV12. hafta BV/TV
β-TCP%28,24%36,16
MAO Mg%24,38%41,53
1.5CS/MAO Mg%33,13%48,47

1.5CS/MAO qrupu her iki zamanda da en yüksək BV/TV dəyərini göstərmişdir. Trabekül sayısı da bu qrupta diğer qruplardan daha yüksək tapılmışdır.

Yeni sümük oluşumunun defektin dış kenarlarından merkeze doğru ilerlediği görülmüşdür. İmplantsız kontrol qrupunda sınırlı kendiliğinden iyileşme oluşmuş, lakin defektin önemli bir bölümü boş kalmıştır.

İmplant ne kadar hızlı bozundu?

1.5CS/MAO qrupunda kalan implant hacmi:

  • 6. haftada başlanğıc hacminin təxminən %62’si,
  • 12. haftada başlanğıc hacminin təxminən %58’i

olaraq bildirilmişdir.

İlk altı haftada hacmin təxminən üçte biri kaybolmuş, sonraki altı haftada bozunma daha sınırlı ilerlemiştir. Buna rağmen implant kırılması və ya defekt bölgesinde mekanik çökme bildirilmemiştir.

Bu nəticə, kaplamanın erkən dönemde hızlı bozunmayı sınırlayabildiğini düşündürmektedir. Ancak gerçek yük taşıma kapasitesi, basma dayanımı, eğilme dayanımı və ya yorulma ömrü mekanik testlerle ölçülmemiştir.

Histolojik görüntülər ne gösterdi?

Defekt alanları 6. və 12. haftalarda fərqli boyama yöntemleriyle incelenmiştir. Görüntülerde yeni sümük, eski sümük, yumuşak toxuma və implant kalıntıları fərqli renklerle ayrıştırılmıştır.

İmplantsız kontrol qrupunda böyük bir defekt alanının iyileşmeden kaldığı və yeni kemiğin sınırlı olduğu görülmüşdür.

β-TCP qrupunda 6. haftada malzeme parçalanması, çatlaklar və böyük blokların birbirinden ayrılması gözlenmiştir. Yazarlar bu görünümü biyoseramiğin kırılganlığıyla ilişkilendirmiştir.

MAO örtüklü maqnezium qrupunda implant çevresinde belirgin gaz boşlukları görülmüşdür. Bu durum daha hızlı maqnezium korozyonu və hidrojen oluşumuyla ilişkilendirilmiştir.

1.5CS/MAO qrupunda:

  • İmplant çevresindeki gaz boşluklarının azaldığı,
  • Yeni kemiğin implant səthine daha yakın ilerlediği,
  • 12. haftada müddətkli və daha kalın sümük matriksi oluştuğu,
  • Belirgin osteoliz və ya implant çevresi enfeksiyonu görülmediği

bildirilmişdir.

Metod bölümünde alcian blue-methylene blue, von Kossa və toluidine blue boyamalarından söz edilirken nəticə bölümünde Van Gieson, fuksin/magenta-methylene blue və toluidine blue boyamaları açıklanmaktadır. Bu boyama adları arasındaki uyuşmazlık raporlama açısından bir sınırlılıktır.

Floresan sümük oluşumu takibi

Yeni mineralize kemiğin fərqli zamanlarda oluşan katmanlarını izlemek üçün hayvanlara sakrifikasyondan 21, 14 və 7 gün önce fərqli floresan işaretleyiciler verilmiştir.

Farklı renklerde oluşan bantlar arasındaki uzaklık, bu zaman aralıklarında oluşan yeni kemiğin göreli ilerleme hızını göstərir. Bantların daha uzak olması, iki işaretleme arasında daha fazla mineralize toxuma oluştuğunu düşündürür.

1.5CS/MAO qrupunda floresan bantlar arasındaki mesafe diğer üç qruptan əhəmiyyətli biçimde daha geniştir. Bu nəticə, çalışmanın təcrübə koşulları içinde en hızlı yeni sümük oluşumunun bu qrupta gerçekleştiğini dəstəkləyir.

Metod bölümünde ikinci floresan işaretleyici “dimethylphenol orange” olaraq yazılırken Şəkil 11’de “Alizarin” etiketi istifadə edilmişdir. Hangi bileşiğin uygulandığına ilişkin bu tutarsızlık yöntemin tekrar üretilebilirliğini sınırlandırmaktadır.

Sistemik biotəhlükəsizlik nasıl dəyərlendirildi?

Kalp, qaraciyər, dalaq, ağciyər və böyrək dokuları hematoksilen-eozin ilə boyanmıştır.

Karaciğer və böyrək dokularında belirgin nekroz, hüceyrə kaybı və ya inflamatuvar infiltrasyon bildirilmemiştir. Kalp və dalaq yapıları da böyük ölçüde normal olaraq dəyərlendirilmiştir.

Akciğerlerde bazı qruplarda interstisyel inflamatuvar hüceyrə birikimi və qanaxma görülmüş, bu değişikliklerin en yüngül olduğu qrupun 1.5CS/MAO olduğu belirtilmiştir. Yazarlar yüngül ağciyər değişikliklerinin cerrahi stresle ilişkili olabileceğini ileri sürmektedir. Ancak bu neden-nəticə ilişkisi birbaşa eksperimental olaraq sübut olunmamışdır.

Kan biyokimyası

On ikinci haftada şu göstergeler ölçülmüşdür:

  • ALT və AST,
  • γ-GT,
  • Toplam və direkt bilirubin,
  • Albumin və toplam safra asidi,
  • ALP,
  • Kan üre azotu və ürik asit,
  • Kreatin kinaz və laktat dehidrogenaz.

Gruplar arasında əhəmiyyətli farklılık bulunmamıştır. Serum Mg2+, Zn2+, Ca2+ və P səviyyəleri de kontrol qrupundan əhəmiyyətli biçimde fərqli deyildir.

Bu nəticələr 12 haftalık siçovul modelinde belirgin qaraciyər və ya böyrək toksisitesi sinyali bulunmadığını göstərir. Ancak bakır, gadolinyum və zirkonyum serum səviyyəleri ölçülmemiştir. Dolayısıyla alaşımdaki və kaplamadaki bütün elementlerin sistemik dağılımı dəyərlendirilmiş deyildir.

Şəkil 12’deki biyolojik mekanizma kanıtlandı mı?

Çalışmanın mekanizma şemasında şu müddətçler gösterilmektedir:

  • Kitosanın MAO məsaməlerini kapatması,
  • Maqnezium iyonlarının salınması,
  • Makrofajların M1’den M2 fenotipine yönelmesi,
  • ROS, IL-6 və TNF-α səviyyəlerinin azalması,
  • IL-4, IL-10 və CD206 ilə antiinflamatuvar yanıt,
  • PI3K/Akt/mTOR sinyal yolu,
  • ALP, OCN, BMP-2, VEGF və COL-1 gibi osteojenik və ya anjiyojenik belirteçler.

Bu mekanizmaların çoğu mevcut çalışmada birbaşa ölçülmemiştir. Tədqiqatçılar:

  • Makrofaj fenotiplerini analiz etmemiş,
  • PI3K, Akt və ya mTOR proteinlerini ölçmemiş,
  • ROS, IL-6, TNF-α, IL-4 və ya IL-10 tayini yapmamış,
  • VEGF, BMP-2, RUNX2, COL-1 və ya OCN gen/protein səviyyəlerini birbaşa belirlememiştir.

Dolayısıyla Şəkil 12, eksperimental olaraq bütünüyle doğrulanmış bir yolak haritası deyil; çalışmanın sonuçları ilə önceki literatürü birleştiren önerilen mekanizma şemasıdır.

Çalışmanın geçmiş açısından önemi

Maqnezium implantların erkən çalışmaları, metalin vücut içinde çözünebilmesini temel avantaj olaraq görmüştür. Ancak kontrolsüz korozyonun mekanik kayıp və hidrojen oluşumu gibi ciddi sorunları olduğu anlaşılmıştır.

MAO kaplamaları korozyonu yavaşlatmak üçün geliştirilmiş, fakat məsaməli dış səth uzunmüddətli korumayı sınırlamıştır. Tek katmanlı seramik bariyerlerin bu eksikliği, organik-polimer üst katmanlarla kapatma fikrini doğurmuştur.

Bu gün baxımından əhəmiyyəti

Bu tədqiqat, inorganik bir MAO təbəqəsı ilə organik xitozan təbəqəsını aynı səthde birleştirmektedir:

  • MAO təbəqəsı metal altlığa güclü bağ və temel korroziya bariyeri sağlar.
  • Xitozan MAO təbəqəsının açık geçiş yollarını doldurur.
  • Maqnezium altlık mekanik destek sağlar.
  • Xitozan və kontrollü iyon salımı hüceyrələrin bulunduğu arayüzü iyileştirebilir.

Bu katmanlı tasarım, tek bir malzemenin bütün gereksinimleri karşılaması yerine her təbəqənın fərqli bir görevi üstlendiği çok işlevli implant yaklaşımını temsil etmektedir.

Gələcək baxımından əhəmiyyəti

Metod ilerletilecekse şu soruların cevaplanması lazımdır:

  • Örtük kalınlığı və məsamə kapanma nisbəti ne kadar olmalıdır?
  • Xitozan təbəqəsı fizyolojik yük və sürtünme altında ne kadar dayanır?
  • Kaplamanın metal altlığa bağlanma dayanımı nedir?
  • İmplant yük altında kaç çevrim yorulmaya dayanabilir?
  • Cu, Gd və Zr iyonlarının uzunmüddətli salım profili nasıldır?
  • Xitozan miktarı antibakteriyel davranışı nasıl etkiler?
  • Daha böyük və yük taşıyan hayvan modellerinde aynı nəticə korunur mu?
  • İmplant tamamen çözündüğünde sümük yeterli mekanik dayanımı kazanmış olur mu?
  • Örtük fərqli boyut və şekillerdeki ortopedik implantlara uygulanabilir mi?
  • Üretim müddətci sterilizasyon və seri üretim koşullarına uyarlanabilir mi?

Tədqiqatın güclü tərəfləri

  • Malzeme karakterizasyonu, korroziya, hüceyrə və hayvan deneylerini aynı araştırmada birleştirmesi,
  • Üç fərqli xitozan miktarını karşılaştırması,
  • Elektrokimyasal və kütle kaybına dayalı korroziya testlerini birlikte kullanması,
  • Erken və geç osteojenik farklılaşmayı ayrı testlerle incelemesi,
  • İmplantsız kontrol, biyoseramik kontrol və MAO tek katmanlı kontrol kullanması,
  • 6 və 12 haftalık iki hayvan dəyərlendirme zamanı içermesi,
  • Micro-CT, histoloji və floresan işaretlemeyi birlikte kullanması,
  • Organ histolojisi, qan biyokimyası və serum iyon səviyyəlerini dəyərlendirmesi,
  • Kaplamanın səth yapısıyla biyolojik nəticələr arasında mekanistik bağlantı kurmaya çalışması.

Tədqiqatın məhdudiyyətləri

  • Tədqiqat rəyçi qiymətləndirməsindən geçmemiş bir preprinttir.
  • Belgenin görünür metninde yazar listesi bulunmamaktadır.
  • İnsanlarda klinik tədqiqat yapılmamıştır.
  • Hayvan deneyleri yalnız erkək sıçanlarda gerçekleştirilmiştir.
  • Takip müddətsi en fazla 12 haftadır.
  • Her qrup və zaman noktasında yalnız beş hayvan bulunmaktadır.
  • Micro-CT nicel analizinde \(n=3\) istifadə edilmişdir.
  • Örneklem böyüklüğü və ya güç analizi bildirilmemiştir.
  • Analizleri yapan araştırmacıların qruplara kör olup olmadığı açıklanmamıştır.
  • Bağımsız t-testi və tek yönlü ANOVA kullanılmış, çoklu karşılaştırmalar üçün ayrıntılı düzeltme yöntemi belirtilmemiştir.
  • Kaplamanın kalınlığı, yapışma dayanımı və aşınma direnci ayrıntılı olaraq raporlanmamıştır.
  • İmplantın basma, çekme, eğilme və ya yorulma dayanımı birbaşa ölçülmemiştir.
  • Yük taşıyan bölgelerde yeterli dayanım sağladığı yönündeki yorum birbaşa mekanik testlerle doğrulanmamıştır.
  • Hidrojen gazı miktarı nicel olaraq ölçülmemiştir.
  • Bakır salımı və güncel çalışmadaki antibakteriyel etkinlik dəyərlendirilmemiştir.
  • Serumda Cu, Gd və Zr səviyyəleri ölçülmemiştir.
  • Xitozan təbəqəsının uzunmüddətli parçalanma ürünleri ayrıntılı olaraq analiz edilmemiştir.
  • Hücre deneyleri bir fare hüceyrə hattına dayanmaktadır.
  • Birincil insan osteoblastları və ya insan kök hücreleri kullanılmamıştır.
  • CCK-8 deneyinin zaman noktaları metod və nəticə bölümlerinde birbiriyle uyuşmamaktadır.
  • Histolojik boyama adları metod və nəticə bölümlerinde fərqli verilmiştir.
  • Floresan işaretleyicilerden biri metod metni ilə Şəkil 11’de fərqli adlandırılmıştır.
  • Daldırma testi bölümünde korroziya hızlarının sıralamasını veren bir cümle, grafik və çevreleyen açıklamalarla çelişmektedir.
  • Şəkil 12’deki immünolojik və moleküler mekanizmaların çoğu birbaşa ölçülmemiştir.
  • İmplant tamamen bozunduktan sonraki sümük kalitesi və mekanik dayanım bilinmemektedir.

Tədqiqat nə deyir, nə demir?

Çalışmanın desteklediği nəticəÇalışmanın desteklemediği iddia
Xitozan təbəqəsı MAO səthindeki mikro məsaməlerin bir bölümünü kapatmıştır.Bütün məsaməlerin və çatlakların tamamen kapandığı gösterilmemiştir.
1.5CS/MAO qrupu Hank məhlulunde en aşağı elektrokimyasal korroziya hızını göstərmişdir.İnsan vücudunda aynı korroziya hızının korunacağı sübut olunmamışdır.
1.5CS/MAO özütleri MC3T3-E1 hüceyrə çoğalmasını və osteojenik boyamaları artırmıştır.Kaplamanın insan osteoblastlarında aynı etkiyi göstereceği sübut olunmamışdır.
Sıçan femur defektinde yeni sümük oluşumu 1.5CS/MAO qrupunda daha yüksək tapılmışdır.Malzemenin insanlardaki kritik sümük defektlerini müalicə ettiği gösterilmemiştir.
İmplant hacminin yarısından fazlası 12. haftada korunmuştur.İmplantın gerçek yük taşıma kapasitesi və yorulma ömrü ölçülmemiştir.
12 haftalık siçovul çalışmasında belirgin qaraciyər və ya böyrək toksisitesi görülmemiştir.Uzun dönem insan güvenliği və ya bütün alaşım elementlerinin sistemik güvenliği sübut olunmamışdır.
Örtük nano-CuO içeren MAO elektrolitiyle hazırlanmıştır.Bu çalışmada birbaşa antibakteriyel etkinlik və ya kontrollü Cu salımı gösterilmemiştir.
Histoloji implant çevresinde yeni sümük və daha yakın osseointegrasyon göstərmişdir.İmplantın klinik kırık kaynamasını hızlandırdığı və ya tekrar ameliyat gereksinimini azalttığı sübut olunmamışdır.
ALP və mineral nodül boyaması artmışdır.Şəkil 12’deki PI3K/Akt/mTOR və makrofaj yolları mevcut deneyde doğrulanmamıştır.
1.5CS məhlulu en iyi sonuçları vermiştir.1,5 g/100 mL’nin bütün implant türleri üçün evrensel optimum olduğu gösterilmemiştir.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Tədqiqat tasarımının teknik özeti

Tədqiqat aşamasıUygulanan metodDeğerlendirilen özellik
Alaşım üretimi390 °C’de, 64:1 nisbətinda sıcak ekstrüzyonMg-2Zn-1Gd-0.5Zr altlık
MAO örtükNano-CuO, Ca(OH)2, KF və fosfat içeren elektrolitSeramik koruyucu təbəqə
Xitozan örtük0,5, 1,0 və ya 1,5 g/100 mL; üç kez daldırmaGözenek mühürleme
Yüzey karakterizasyonuSEM, EDS və XRDMorfoloji, element və faz yapısı
ElektrokimyaOCP, EIS və potansiyodinamik polarizasyonEcorr, icorr və korroziya hızı
DaldırmaHank məhlulunde 14 günpH, kütle kaybı, səth və korroziya ürünleri
Hücre canlılığıMC3T3-E1 və CCK-8Metabolik aktivite/çoğalma
Hücre morfolojisiTRITC-falloidin və DAPIYayılma və hüceyrə alanı
Erken osteogenez7. gün ALP boyamasıOsteoblast farklılaşması
Geç osteogenez21. gün alizarin kırmızısıMineral nodüller
Hayvan modeli40 sıçanda distal femur defektiİn vivo sümük onarımı
Görüntüleme15 µm Micro-CTBV/TV, Tb.N, Tb.Th, Tb.Sp və implant hacmi
HistolojiÇeşitli sert toxuma boyamalarıSümük-implant arayüzü
Floresan takipÜç zamanlı mineralizasyon işaretlemesiYeni sümük oluşum hızı
BiyogüvenlikOrgan histolojisi, serum biyokimyası və iyon ölçümüSistemik yan etki sinyalleri

Örtük qrupları

KısaltmaÖrtük yapısı
0CSXitozan içermeyen, yalnız MAO örtüklü maqnezium alaşımı
0.5CS0,5 g/100 mL xitozan məhluluyle örtülən MAO səthi
1.0CS1,0 g/100 mL xitozan məhluluyle örtülən MAO səthi
1.5CS1,5 g/100 mL xitozan məhluluyle örtülən MAO səthi

Temel formüller və reaksiyonlar

İfadeÇalışmadaki işlevi
[ P_w=\frac{K\cdot W}{A\cdot T\cdot D} ]Kütle kaybından yıllık korroziya hızının hesaplanması
[ \mathrm{Mg+2H_2O\rightarrow Mg(OH)_2+H_2} ]Maqnezium korozyonu və hidrojen gazı oluşumu
[ \mathrm{CS{-}NH_3^{+}+Mg^{2+}\rightarrow Mg^{2+}CS{-}NH_2+H^{+}} ]Maqnezium-xitozan kompleks oluşumunun önerilen açıklaması
[ \mathrm{CS{-}NH_3^{+}+OH^{-}\rightarrow CHI{-}NH_2+H_2O} ]Kitosanın deprotonasyonu və çözünmeyen film oluşturması
[ \mathrm{Ca^{2+}+Mg^{2+}+PO_4^{3-}\rightarrow Amorf\ (Ca,Mg)\ fosfatlar} ]Daldırma zamanı səth fosfat çökeltilerinin şematik oluşumu

Başlıca korroziya bulguları

  • 1.5CS/MAO səthi en yoğun və en az məsaməli görünümü göstərmişdir.
  • 1.5CS/MAO korroziya akım yoğunluğu: 0,267 ± 0,01 µA/cm².
  • Yalnız MAO korroziya akım yoğunluğu: 0,751 ± 0,30 µA/cm².
  • 1.5CS/MAO elektrokimyasal korroziya hızı: 0,136 ± 0,01 mm/yıl.
  • Yalnız MAO elektrokimyasal korroziya hızı: 0,385 ± 0,001 mm/yıl.
  • 1.5CS/MAO qrupunda təxminən %65 korroziya hızı azalması bildirilmişdir.
  • 14 günlük daldırmada 1.5CS səthi böyük ölçüde başlanğıc morfolojisini korumuştur.
  • İlk yedi günde en aşağı pH artışı 1.5CS qrupunda görülmüşdür.

Başlıca hüceyrə bulguları

TestEn iyi nəticə gösteren qrupYorum
CCK-81.5CS/MAOİleri zaman noktalarında daha yüksək hüceyrə metabolik aktivitesi
Ortalama hüceyrə alanı1.5CS/MAODaha geniş yayılmış hüceyrə morfolojisi
Aktin iskeletiKitosanlı qruplarDaha fazla hüceyrə və daha iyi yayılma
ALP boyaması1.5CS/MAOErken osteojenik farklılaşmada artış
Alizarin kırmızısı1.5CS/MAOEn fazla mineralize kalsiyum nodülü

Başlıca hayvan bulguları

Gösterge6. hafta12. hafta
1.5CS/MAO BV/TV%33,13%48,47
β-TCP BV/TV%28,24%36,16
MAO Mg BV/TV%24,38%41,53
1.5CS/MAO kalan implant hacmi%62%58
Sümük oluşum hızıFloresan bant aralığı 1.5CS/MAO qrupunda əhəmiyyətli biçimde daha geniş
Sistemik biyokimyaGruplar arasında əhəmiyyətli qaraciyər və böyrək işlev farkı bildirilmedi

Şekillerin bilimsel anlamı

Şəkil 1, malzemenin üretiminden hüceyrə və hayvan deneylerine uzanan tədqiqat akışını göstərir. İlk olaraq nano-CuO içeren MAO təbəqəsı yaradılmış, daha sonra məsaməli səth kitosanla kapatılmıştır. Hücre özüt deneyleri və siçovul femur defekti uygulaması aynı şemada birleştirilmiştir.

Şəkil 2, 3 mm çapında və 4 mm uzunluğundaki örnekleri, siçovul femurunda aynı boyutta oluşturulan defekti və β-TCP ilə örtüklü maqnezium implantların yerleştirilmesini göstərir.

Şəkil 3, xitozan miktarı arttıkça açık MAO məsaməlerinin azaldığını göstərir. EDS sonuçlarında karbon miktarının artması xitozan film oluşumunu dəstəkləyir. XRD’de təxminən 22° civarındaki geniş pik kitosanla ilişkilendirilmiştir.

Şəkil 4, 14 günlük daldırma sonrası səthleri, polarizasyon eğrilerini, pH değişimini, korroziya hızı grafiğini və XRD sonuçlarını sunmaktadır. 1.5CS səthinde daha az çukurlaşma və daha iyi morfolojik bütünlük görülmektedir.

Şəkil 5, hüceyrə canlılığı, hüceyrə alanı, aktin iskeleti, ALP və alizarin kırmızısı sonuçlarını bir arada göstərir. En yoğun hüceyrə yayılması və mineral birikimi 1.5CS/MAO qrupunda görülmektedir.

Şəkil 6, ürək, qaraciyər, dalaq, ağciyər və böyrək dokularının H&E görüntülerini göstərir. 1.5CS/MAO qrupunda belirgin implant kaynaklı organ hasarı bildirilmemiştir.

Şəkil 7, qaraciyər, böyrək və genel toxuma hasarıyla ilişkili 12 serum göstergesini sunmaktadır. Karşılaştırmaların tamamı “ns”, yani statistik olaraq əhəmiyyətli deyil biçiminde işaretlenmiştir.

Şəkil 8, serum Mg2+, Zn2+, Ca2+ və P səviyyəlerini göstərir. Gruplar arasında əhəmiyyətli fərq bildirilmemiştir.

Şəkil 9, 6 və 12 haftalık Micro-CT rekonstrüksiyonlarını və sümük mikromimarisi ölçümlerini göstərir. 1.5CS/MAO qrupunda implant çevresindeki yeni sümük alanı daha geniştir.

Şəkil 10, implant-sümük arayüzünün histolojik boyamalarını göstərir. β-TCP’de parçalanma və çatlaklar, MAO Mg çevresinde daha fazla gaz boşluğu, 1.5CS/MAO çevresinde ise daha yakın yeni sümük teması görülmektedir.

Şəkil 11, fərqli zamanlarda oluşan yeni kemiği floresan renk bantlarıyla göstərir. 1.5CS/MAO qrupundaki daha geniş bant aralığı, daha hızlı mineralize sümük oluşumu olaraq yorumlanmıştır.

Şəkil 12, kitosanın məsaməleri mühürlemesi, iyon salımı, osteoblast davranışı, makrofaj yanıtı və hücresel sinyal yollarını birleştiren önerilen mekanizma şemasıdır. Şemadaki moleküler yolakların çoğu bu çalışmada birbaşa ölçülmemiştir.

Texniki nəticə

Çalışmanın deneyleri, 1,5 g/100 mL xitozan məhluluyle oluşturulan üst təbəqənın, nano-CuO içeren MAO kaplamasının açık məsaməlerini diğer xitozan miktarlarından daha etkili biçimde kapattığını göstərir.

Bu daha yoğun arayüz, Hank məhlulunde korroziya akım yoğunluğunu düşürmüş, hüceyrə özüt deneylerinde daha elverişli bir mikroçevre oluşturmuş və siçovul femur defekti modelinde daha yüksək sümük hacmiyle ilişkilendirilmiştir.

Bununla birlikte tədqiqat bir insan implantı geliştirme müddətcinin erkən preklinik aşamasındadır. Malzemenin klinik kullanıma geçebilmesi üçün mekanik dayanım, uzunmüddətli iyon salımı, böyük hayvan modelleri, sterilizasyon, üretim tekrarlanabilirliği və insan güvenliği dâhil çok sayıda ek doğrulama lazımdır.

Mənbə və Metod Qeydi

Bu içerik, “Corrosion Resistance and Osteogenic Performance of a Chitosan/Cu-Containing Micro-Arc Oxidation Composite Coating on Mg Alloy for Bone Substitute Applications” başlıklı çalışmaya dayanmaktadır.

Belgenin görünür sayfalarında yazar isimleri və kurum listesi yer almamaktadır. PDF üst verisinde “景孟” adı bulunmakla birlikte bu bilginin eksiksiz yazar listesini temsil ettiği doğrulanamamaktadır.

Mənbə, SSRN üzerinde sunulmuş rəyçi qiymətləndirməsindən geçmemiş eksperimental bir preprinttir. Belgede açıkça “This preprint research paper has not been peer reviewed” ifadesi bulunmaktadır. PDF’de doğrulanabilir nihai dergi kabulü və ya çalışmaya ait DOI bilgisi yoktur.

Tədqiqat; malzeme karakterizasyonu, elektrokimyasal və daldırma korroziya deneyleri, fare osteoblast öncülü hüceyrə hattı deneyleri və siçovul femur defekti modelini kapsamaktadır. İnsanlarda yürütülmüş klinik tədqiqat deyildir.

Hayvan protokolünün ilgili geleneksel Çin tıbbı üniversitesi hastanesinin etik kurulu tarafından SDSZYYAWE20250430002 numarasıyla və 30 Nisan 2025 tarihinde onaylandığı belirtilmiştir. Kurum adı PDF’de yıldız işaretleriyle kısmen gizlenmiştir.

Tədqiqat Shandong Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı, ulusal geleneksel Çin tıbbı reform bölgeleri ortak bilim və teknoloji projeleri ilə Jinan Bilim və Teknoloji Bürosu klinik tıp inovasyon programı tarafından desteklenmiştir. Yazarlar çıkar çatışması bildirmemiştir.

Çalışmada nano-CuO içeren MAO kaplaması istifadə edilmişdir; lakin güncel deneylerde bakteriyel kültür, inhibisyon zonu, biyofilm miktarı və ya Cu iyon salımı ölçülmemiştir. Buna görə kaplamanın antibakteriyel etkinliği bu tədqiqat tarafından birbaşa kanıtlanmamaktadır.

Şəkil 12’de gösterilen makrofaj polarizasyonu, PI3K/Akt/mTOR yolu, inflamatuvar sitokinler və osteojenik genlerin çoğu güncel deneylerde ölçülmemiştir. Bunlar önceki literatüre dayalı önerilen mekanizmalardır.

Çalışmadaki belirgin korroziya azalması, hüceyrə çoğalması və sümük oluşumu sonuçları umut vericidir; lakin yalnız kısa müddətli laboratuvar və siçovul deneylerine dayanmaktadır. Nəticələr insanlarda klinik etkinlik, qəti biotəhlükəsizlik və ya yük taşıyan ortopedik uygulamalarda başarı garantisi oluşturmaz.

Bu içerik yalnız yüklenen PDF’deki təcrübə tasarımı, yöntemler, formüller, şekiller, sayısal nəticələr və yazarların yorumları kullanılarak hazırlanmıştır. PDF’de bulunmayan klinik başarı, müalicə garantisi, uzunmüddətli insan güvenliği və ya ticari uygulanabilirlik iddiası eklenmemiştir.


Paylaşın:

Şərhlər yoxlandıqdan sonra yayımlanır.Şərhiniz təsdiq prosesinə daxil ediləcək və uyğun hesab olunduqda görünəcək.

Şərh yazın

E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib

Your experience on this site will be improved by allowing cookies Cookie Policy