Инфекция остается одной из самых частых и опасных причин осложнений после установки ортопедических имплантатов. Особенно уязвимы современные протезы, напечатанные на 3D-принтере. Их сложная пористая структура помогает костной ткани приживаться, но одновременно создает благоприятную среду для бактерий.
Исследователи НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Центра им. Гамалеи и Центрального электрохимического научно-исследовательского института Индии (г. Караикуди) разработали технологию нанесения бактерицидных покрытий на титановые протезы. По сообщению пресс-службы Минобрнауки РФ, метод основан на доступных электрохимических процессах и может использоваться без дорогостоящего оборудования, что упрощает внедрение в производство.
Одно из самых быстроразвивающихся направлений в современной медицине — 3D-печать, обеспечивающая создание индивидуальных имплантатов с высокой точностью и биосовместимостью. Сложная геометрия таких медизделий затрудняет нанесение любых покрытий. Исследователи Университета МИСИС под руководством ведущего материаловеда страны, директора НИЦ «Неорганические наноматериалы», д.ф.-м.н., профессора Дмитрия Владимировича Штанского разработали новую технологию нанесения антибактериальных покрытий на персонализированные имплантаты. Кроме защиты от инфицирования, такие покрытия позволят улучшить совместимость медицинского изделия с нативными тканями.
Ученые выяснили, какие дозировки серебра, меди и цинка справляются с бактериями и грибами в разных средах наиболее эффективно, а также опробовали несколько способов нанесения антимикробных составов с помощью доступных и легко масштабируемых электрохимических методов.
Мы экспериментально выявили оптимальные концентрации металлов для защитного покрытия, так как они по-разному проявляют свою антимикробную активность. Ионы серебра повреждают мембрану и цитоплазму клеток бактерий, блокируют для них перенос кислорода, инактивируют ферменты и нарушают репликацию ДНК. Ионы меди производят реактивные формы кислорода, которые проникают в клетки бактерий и вызывают разрушение их мембран, ДНК и ферментов. Ионы цинка тоже производят реактивные формы кислорода и повреждают мембраны микробных клеток, а также формируют гидроксильные группы, которые препятствуют адгезии бактерий.
Также ученые опробовали разные технологии нанесения покрытий: плазменно-электролитическое оксидирование, анодирование и катодное осаждение. Подробности исследования опубликованы в научном журнале Surface & Coatings Technology.
Мы экспериментально подтвердили, что не только состав, но и технология нанесения защитного покрытия влияет на антибактериальную активность его компонентов. Так, плазменно-электролитическое оксидирование отдельно или в сочетании с катодным осаждением показало наилучшие результаты. Эта технология формирует микро- и нанопористый слои, содержащие бактерицидные металлы, ионы которых постепенно высвобождаются и воздействуют на бактерии. В перспективе дополнительно на поверхность можно наносить гидроксиапатит — материал, похожий на минеральную часть костей — или добавлять белки, стимулирующие рост костной ткани.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что предложен новый метод создания высокопрочных имплантатов.
