Коллектив исследователей Университета МИСИС, МГУ им. М.В. Ломоносова и НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина разработал эффективную методику повышения антибактериальных свойств сверхупругих титановых сплавов при помощи наночастиц золота и лекарственных препаратов. В перспективе этот метод поможет сократить количество послеоперационных бактериальных инфекций у пациентов. Имплантаты, выполненные из этого материала, будут не только прочнее, но и безопаснее.
Одним из наиболее перспективных материалов в биомедицине является сверхупругий сплав титана с цирконием и ниобием. Он обладает повышенной биосовместимостью, способен имитировать механическое поведение кости и более долговечен при повторяющихся нагрузках. Однако установка имплантата, несмотря на стерильность операции, нередко сопровождается инфекцией из-за индивидуальной восприимчивости организма. В некоторых случаях бактерии образуют биопленку на поверхности сплава. Воспаления, возникающие на стыке костной ткани и металла, трудно подавить с помощью традиционной противомикробной терапии.
Мы предложили новый метод антибактериальной обработки, который состоит из нескольких этапов: формирование пористого слоя на поверхности сплава, осаждение наночастиц золота и привязка к ним антибиотика гентамицина через промежуточную аминокислоту — цистеин. Это позволяет повысить антибактериальную защиту после операции за счет местного воздействия. Предложенный способ также учитывает вопрос роста устойчивости бактерий к антибиотикам, поскольку доза препарата значительно снижается.
Антон Конопацкий, к.т.н., старший научный сотрудник НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Ученые синтезировали наночастицы золота разного размера: 3–5 нм и более крупные, до 100 нм. Образцы с более мелкими наночастицами показали наилучшие результаты: у них наблюдалось ускоренное разрастание остеобластических клеток, а также был более высокий антибактериальный эффект при гораздо меньшем содержании золота. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Materials Today Chemistry (Q1).
Результаты исследования демонстрируют, что сверхупругие сплавы — перспективный материал для замены костной ткани. Уже было известно, что эти сплавы обладают высокой биомеханической совместимостью, теперь также стало понятно, что их поверхности можно придать улучшенные антибактериальные свойства.
Татьяна Теплякова, к.т.н., инженер кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС
В дальнейшем ученые планируют расширить список лекарственных препаратов, которыми можно обработать поверхность сплава. Это обеспечит более гибкий подход к борьбе с инфекцией при операциях по замене костной ткани, а также позволит придать сплавам новые свойства, такие как биоактивность.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-79-10299 и № 20-79-10286-П), а также в рамках реализации стратегического проекта НИТУ МИСИС «Биомедицинские материалы и биоинженерия» по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030».
Изображение: МИСИС
Нет комментариев