Разработано покрытие для имплантатов, устойчивое к кишечной палочке и стафилококку

Исследование опубликовано в журнале Applied Surface Science. Несмотря на то, что имплантация в последние годы показывает хорошие результаты в раннем послеоперационном периоде, риски отдаленных осложнений, связанных с развитием воспаления тканей, окружающих остеоинтегрированный имплантат, все еще сохраняются.

Наиболее вероятной причиной развития таких воспалений может быть проникновение инфекции в зону контакта имплантата с костью. Особую опасность представляют антибиотикорезистентные бактерии, такие как кишечная палочка и золотистый стафилококк. Решением проблемы вторичных воспалительных осложнений могут стать антибактериальные покрытия для имплантатов.

Тем не менее, создание антибактериальных, но при этом биосовместимых и биоактивных поверхностей, – это проблема, которую научное сообщество решает на протяжении многих лет. До сих пор материалы, полностью отвечающие всем этим критериям, до сих пор синтезированы не были.

Ученые НИТУ «МИСиС» создали инновационное мультикомпонентное покрытие на основе оксида титана, позволяющее предотвратить развитие бактериальной инфекции. Покрытие дополнительно модифицировано кальцием, фосфором, кремнием и бором методом дугового оксидирования, что позволяет повысить биоактивность материала. Затем в него методом ионной имплантации были введены частицы меди и серебра.

Синтезированное российскими учеными покрытие обладает оптимальной структурой, а модификация биоактивными элементами позволяет добиться более эффективной остеоинтеграции. Кроме того, такое покрытие способствует минерализации прилегающей костной ткани.

Результаты исследований in vitro показали высокую клеточную совместимость и продемонстрировали стопроцентную бактерицидную эффективность в отношении устойчивого к антибиотикам бактериальных штаммов кишечной палочки и золотистого стафилококка. Добавление частиц бора позволило добиться усиленного биоцидного эффекта. По словам разработчиков, такое покрытие может найти применение, в том числе, в имплантологии и челюстно-лицевой хирургии.

«Актуальность разработки объясняется увеличивающейся потребностью в операциях по эндопротезированию костных имплантатов, связанной со старением населения и более широким распространением дегенеративных заболеваний. Титан и его сплавы на сегодняшний день являются наиболее широко используемыми материалами для замены поврежденных участков костной ткани.

Но титан не обладает ни био-, ни антибактериальной активностью. При этом известно, что процесс остеоинтеграции зависит в том числе от таких факторов как химический состав поверхности и ее морфология. Также известно, что инфекционные осложнения при эндопротезировании – одна из значимых медицинских и социально-экономических проблем, способом решения которой может стать комплекс мер по предотвращению образования биопленки на поверхности имплантата», – поясняет один из соавторов исследования Анастасия Попова, студентка второго курса магистратуры программы iPhD «Биоматериаловедение» НИТУ «МИСиС», сотрудница Научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСиС-ИСМАН. Работа выполнена в рамках международного научного проекта Россия-Индия, финансируемого РФФИ.  

НИТУ МИСИС

68 статей

Университет науки и технологий МИСИС — это ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов; первый в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета». Первое место в России и ТОП-100 в мире в рейтинге QS Materials Science за 2023 год. В университете действуют 45 научно-исследовательских лабораторий и 3 научных центра мирового уровня. В состав НИТУ МИСИС входят 8 институтов, 4 филиала в России и 2 за рубежом.

Показать больше