Znotraj raziskovalnega ARRS projekta Lasersko mikro in nanostrukturiranje za razvoj biomimetičnih kovinskih površin z edinstvenimi lastnostmi (LaMiNaS) smo preučili, kako lasersko teksturiranje nerjavnega jekla z nanosekundnimi bliski vpliva na interakcijo med funkcionalizirano kovinsko površino in kostnimi celicami. Rezultati, ki smo jih objavili v reviji Surface and Coatings Technology, kažejo, da razvoj nanostrukturirega površinskega oksida zmanjša adhezijo celic in povzroči celični stres.

Obsevanje kovinskih površin z laserskimi bliski visokih fluenc v atmosferi, ki vsebuje kisik, neizogibno povzroči spremembo površinske topografije, kemije in omočljivosti. Te spremembe pomembno vplivajo na interakcije med celicami in površino ter posledično na biokompatibilnost površin.

V sodelovanju med LASTEH, Inštitutom za kovinske materiale in tehnologije (IMT) ter Oddelkom za biologijo na Biotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani smo raziskali, kako lasersko teksturiranje z nanosekundnim Nd:YAG laserjem vpliva na adhezijo in morfologijo modelnih človeških kotnih celic (MG63). Rezultati razkrivajo, da začetna interakcija (v prvih 24 urah) med celicami in lasersko spremenjeno površino povzroči spremembo oblike celice iz poligonalne v okroglo. S tem se zmanjša površina celice in stika celice s podlago. Celice na lasersko spremenjenih površinah so manj razraščene, s kratkimi cevastimi izrastki ter prekomerno ekspresijo zunajceličnih veziklov, kar redko opazimo na neobdelanih in steklenih kontrolnih vzorcih. Do tega najverjetneje pride zaradi nastanka nanostrukturiranih, visokotemperaturnih oksidov, ki so posledica laserske ablacije. Analiza površinske kemije lasersko obdelanih površin s spektroskopijo fotoelektronov, vzbujenih z rentgenskimi žarki (XPS) razkrije vsebnost heksavalentnega kromovega oksid. Ta je bolj toksičen od naravnega oksidnega sloja na neobdelanih vzorcih.

Predstavljeni rezultati kažejo, da se kostne celice že v prvih 24 urah odzovejo na kombinacijo spremenjene površinske topografije, hrapavosti in omočljivosti. Doseženi rezultati potrjujejo velik potencial laserskega inženiringa površin kot metode za obvladovanje/doseganje  biokompatibilnosti površin. Nadaljnje raziskave bodo usmerjene v laserske obdelave v različnih plinskih atmosferah (N₂, Ar in CO₂). Sestava okoliške atmosfere med lasersko obdelavo namreč pomembno vpliva na površinsko kemijo in topografijo. Znanstveni članek je prosto dostopen (pod pogoji CC BY 4.0 licence) na: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125878