Резорбция керамики в организме происходит в результате химического растворения и клеточного воздействия. Поскольку биологические жидкости, в общем случае, перенасыщены по отношению к ГА, то ГА-керамика не должна растворяться в них при отсутствии соответствующих условий по кислотности среды. Резорбцию керамики, как и костной ткани в процессе ее ремоделирования, осуществляют остеокласты - клетки, образующиеся из предшественников моноцитарного ряда. Остеокласты плотно прилегают к поверхности керамики, в месте контакта образуется рифленая кайма. Остеокласты могут повышать кислотность (снижение рН до примерно 5) за счет переноса протонов из мембраны [360]. Остеокласты способны вызвать резорбцию даже ГА. Как известно, введение карбонат-групп в ГА снижает устойчивость к резорбции в слабых кислотах, что должно положительно сказываться на биоактивности материала.

Биологическая среда, окружающая имплантируемую керамику, существенно сложнее по составу по сравнению с СБФ, содержит ряд протеинов. Взаимодействие с протеинами является другим ключевым фактором, определяющим биоактивность материала. Процессы биоминерализации включат образование центров кристаллизации и рост кристаллов новой минеральной фазы; эти процессы контролируются степенью пересыщения жидкости и локальными концентрациями ее компонентов. На процессы минерализации значительное влияние оказывают взаимодействия с неколлагеновыми белками, в частности альбумином или фосфопротеином. В среде организма поверхность имплантируемого материала адсорбирует белки плазмы. К адсорбированным белкам затем прикрепляются клетки - остеобласты, синтезирующие коллаген матрикса, который далее подвергается минерализации. Взаимодействие имплантируемого материала с белками зависит от таких факторов, как заряд и шероховатость поверхности материала. Условия для эффективного размещения, миграции и пролиферации остеобластов обеспечиваются только при наличии в имплантируемом материале системы взаимосвязанных пор достаточно большого размера, ориентировочно более 150 мкм [228].

Полагают, что протеины могут инициировать минерализацию и регулировать скорость роста кристаллов минеральной фазы [361]. Одни и те же протеины могут, как инициировать, так и ингибировать процессы минерализации, в зависимости от внешних факторов. В работе [362] показано, что макромолекулы, ингибирующие рост кристаллов в растворе, могут сами по себе служить подложкой для ориентированной нуклеации выделения новой минеральной фазы. Способствовать минерализации могут различные неколлагеновые протеины, иммобилизованные ковалентными связями к подложке. Влияние адсорбции протеинов на процесс нуклеации минеральной фазы - комплексное. Поскольку способность поверхности керамики к нуклеации осаждения минеральной фазы взаимосвязана с величиной поверхностной энергии, то эффективность поверхности с высокой способностью к нуклеации в не содержащей протеинов среде может быть снижена в результате адсорбции протеинов, понижающих поверхностную энергию на границе керамика - жидкость. Понижение поверхностной энергии на границе кристаллизующаяся фаза - жидкость всегда способствует зародышеобразованию новой фазы. Важное значение для процесса образование центров кристаллизации имеет также кристаллографическое соответствие материала подложки и кристаллизующейся фазы. Протеины могут тормозить процесс минерализации в результате их адсорбции на центрах выделения новой фазы, не достигших критического размера [363]. При малой концентрации протеинов в жидкости частота образования центров высока, а эффект ингибирования роста центров мал. С повышением концентрации протеинов их ингибирующее действие на минерализацию возрастает [363].

Исследованиями in vivo доказано, что фосфатно-кальциевая керамика сама по себе влияет на клеточную активность. В экспериментах с использованием пористой керамики и клеток костного мозга продемонстрировано, что дифференцировка клеток активируется при их культивировании в пористом каркасе из КГА. В сравнении с пористым титаном, формирование новой костной ткани на керамике происходило существенно быстрее, то есть фосфат кальция сам по себе стимулирует остеогенетический потенциал плюрипотенциальных клеток [356].

На активность фосфатно-кальциевой керамики влияет ее состав. Известна повышенная активность к минерализации кремний-содержащих гидроксиапатитов, что связывают с образованием на их поверхности силанольных групп, эффективных для нуклеации осаждения минеральной фазы. Силанольные группы образуют связи с ионами кальция, способствуя формированию аморфного фосфата кальция - прекурсора кристаллизации Са-дефицитного карбонат-содержащего гидроксиапатита.

Возвращаясь к началу изложения материала данной книги, хотелось бы привести мнение авторов работы [364] об идеальном керамическом матриксе для регенерации трабекулярной костной ткани, основанной на принципах инженерии костной ткани. Такой матрикс должен обеспечивать формирование внеклеточного минерализуемого матрикса, являясь трехмерной структурой, обеспечивающей прикрепление, размножение, миграцию и функционирование остеообразующих клеток. Требования к материалу матрикса: