Учёные разработали многослойное покрытие для титановых имплантатов, в котором антибиотик размещается в порах кальций-фосфатного слоя, а полимерная плёнка сверху замедляет его высвобождение. Об этом сообщили в пресс-службе Российского научного фонда. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials and Corrosion.
В связи с возрастными изменениями, травмами и патологиями костей, учёные активно работают над улучшением материалов для имплантатов. Наиболее распространёнными материалами для их изготовления являются металлы и сплавы, так как они обладают высокой прочностью и способны выдерживать значительные нагрузки, выполняя функцию опоры для естественной костной ткани. Однако примерно в трети случаев имплантаты не приживаются, что требует проведения повторной операции из-за бактериальных инфекций и нестабильности компонентов, в том числе из-за коррозии металла.
Современные покрытия, предназначенные для доставки антибиотиков, высвобождают препараты неконтролируемо и быстро, что снижает их эффективность в борьбе с бактериями. Исследователи из Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН (Томск) создали многослойную систему доставки лекарственных средств на поверхности титана.
Учёные нанесли на титановую пластину тонкий пористый слой фосфата кальция, который по своему составу и структуре напоминает минеральную основу костной ткани человека. Благодаря этому материал не отторгается организмом и способствует ускорению регенерации костной ткани. Для формирования этого слоя использовался метод микродугового оксидирования, который заключается в «выращивании» покрытия в растворе электролита.
После этого на пластину нанесли раствор антибиотика ванкомицина, который впитался в поры, подобно губке. Чтобы предотвратить слишком быстрое высвобождение антибиотика, его покрыли слоем сополимера полимолочной и полигликолевой кислот, совместимого с тканями организма и медленно растворяющегося в нём. Изменяя количество полимера, исследователи создали образцы с различной толщиной защитного слоя — от 53 до 70 микрометров.
Результаты экспериментов показали, что многослойное покрытие значительно повышает коррозионную стойкость титана, защищая его от агрессивной среды организма. Даже при наличии полимерного слоя на поверхности титана остались микроскопические неровности, необходимые для прикрепления живых клеток.
«В дальнейшем нам предстоит провести тесты с культурами клеток и лабораторными животными, чтобы проверить биосовместимость полученных материалов и показать, что антибиотик высвобождается из многослойного покрытия равномерно и длительно. Внедрение предложенных покрытий в клиническую практику потенциально позволит снизить риск отторжения костных имплантатов и уменьшить количество повторных хирургических вмешательств для пациентов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Екатерина Комарова, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории физики наноструктурных биокомпозитов Института физики прочности и материаловедения СО РАН.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Внедрение покрытий в клиническую практику потенциально позволит снизить риск отторжения костных имплантатов и уменьшить количество повторных операций.
Имплантаты спасают не только взрослых, но и маленьких пациентов. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», впервые в России провели симультанную операцию на сердце и грудной клетке двухлетнему ребёнку.