Группа исследователей из институтов Сибирского отделения РАН экспериментально подтвердила, что стерилизация электронным пучком является безопасной и эффективной для многослойных умных имплантатов. Такие устройства постепенно высвобождают лекарства прямо в очаге заболевания, но их сложная структура, включающая полимеры и органические соединения, уязвима к стандартным методам обеззараживания. Традиционное автоклавирование паром под давлением или обработка токсичным газом могут разрушать антибиотики и повреждать покрытия, лишая имплантат терапевтических свойств.
Ученые предложили альтернативу — обработку пучком ускоренных электронов, известным как бета-излучение. Этот метод уже применяется в медицине и пищевой промышленности, однако его влияние на сложные композитные покрытия с лекарствами ранее не было изучено.
Исследователи создали прототип имплантата на основе титановой пластинки с пористым покрытием из фосфата кальция, в которое внедрили антибиотик ванкомицин или противоопухолевый препарат фторурацил. Для контролируемого высвобождения лекарства поверхность покрыли биоразлагаемым полимером. Образцы облучали на линейном ускорителе в двух режимах — однократно высокой дозой и многократно малыми дозами.
Результаты показали, что электронный пучок является значительно более щадящим методом. Анализ подтвердил, что даже после максимальной дозы облучения химический состав обоих препаратов практически не изменился. Для сравнения, антибиотик ванкомицин полностью разлагается при стандартном автоклавировании, которое проводится при температурах выше 100 градусов. Единственным чувствительным компонентом оказался полимер, чья молекулярная масса незначительно снизилась, но это не привело к критичным изменениям в его структуре или функциях. Физико-химические свойства покрытий остались неизменными.
Эффективность стерилизации проверили в биологическом тесте. Образцы имплантатов заразили смесью бактерий и грибков, а затем часть из них обработали электронным пучком. После помещения в питательную среду необлученные образцы вызвали бурный рост микроорганизмов, что визуально проявилось в помутнении раствора.
В то же время среда с обработанными имплантатами оставалась абсолютно прозрачной. Важно, что стерильность и антимикробная активность сохранялись на протяжении как минимум шести месяцев хранения, что подтверждает долгосрочный эффект метода. Этот прорыв открывает путь для клинического применения умных имплантатов, обеспечивая их безопасность для пациента.
Ранее российские ученые предложили инновационный способ термообработки для 3D-печатных магниевых изделий, позволяющий контролировать скорость их рассасывания.
