Основные статьи:
2024: Метод бактерицидной обработки имплантатов с помощью наночастиц золота
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. Об этом порталу Zdrav.Expert сообщили представители МИСИС 14 мая 2024 года. По их словам, в перспективе этот метод поможет сократить количество послеоперационных бактериальных инфекций у пациентов. Имплантаты, выполненные из этого материала, будут не только прочнее, но и безопаснее.
Как пояснили в МИСИС, 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», — рассказал к.т.н. Антон Конопацкий, старший научный сотрудник НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
|
|
Антон Конопацкий, 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», — поделилась к.т.н. Татьяна Теплякова, инженер кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.
|
|
Татьяна Теплякова, инженер кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС
В дальнейшем ученые планируют расширить список лекарственных препаратов, которыми можно обработать поверхность сплава. Как ожидается, 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.Обзор российского рынка банковской цифровизации: импортозамещение, искусственный интеллект и собственные экосистемы 6.9 т
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».
2021: Разработка метода нанесения антибактериального покрытия на имплантаты с помощью наночастиц серебра
Придать антибактериальный эффект титановому сплаву, который становится одним из ключевых материалов хирургии, смогли специалисты Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») совместно с другими российскими учеными. Об этом 17 ноября 2021 года Zdrav.Expert сообщил университет. По словам авторов, имплантаты, обработанные по данному методу, заметно ускорят и облегчат восстановление после травм. Исследование опубликовано в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
В
России нашли способ ускорить лечение травм за счет имплантатов с антибактериальной защитой
Продолжительность жизни в большинстве стран на ноябрь 2021 года растет, в связи с чем растет количество костных травм у людей старших поколений. Из-за того, что с возрастом механические свойства кости и способность к восстановлению заметно падают, такие травмы требуют тщательного и долгого лечения. Как отметили специалисты НИТУ «МИСиС», эти факторы создают запрос на материалы для имплантатов, ускоряющие и облегчающие реабилитацию.
Применение имплантатов из немодифицированных металлов и сплавов, по словам ученых, может приводить к осложнениям, наиболее частое среди которых – воспаление из-за бактериальных инфекций, после которого может потребоваться повторное хирургическое вмешательство. Материалы, способные подавлять бактериальную активность, позволят сделать операции по внутреннему протезированию более безопасными и надежными.
Ученые НИТУ «МИСиС» разработали метод нанесения антибактериального покрытия для одного из наиболее перспективных титановых сплавов Ti-Zr-Nb. Эксперименты показали, что обработка по такому способу полностью подавляет на поверхности имплантата рост бактерий кишечной палочки, выступающей своего рода «лабораторной мышью» для микробиологов.
|
| Путем химического травления мы делаем поверхность сплава более пористой на глубину 100-120 нанометров, что позволяет равномерно распределить наночастицы, причем не только на поверхности, но и в глубине пор. Уже при низких дозах выхода серебра, около 0,037 мг/л, что полностью безопасно для организма, нам удалось достичь выраженного антибактериального эффекта, рассказал старший научный сотрудник лаборатории неорганических наноматериалов НИТУ «МИСиС» Антон Конопацкий.
|
|
"Удар" по бактериям, как объяснили авторы метода, наносят ионы серебра. Наночастицы, которые их испускают, ученые синтезировали химическим методом в растворах сложных спиртов, что позволило добиться размеров всего около 10 нанометров. Благодаря этому, как объяснили ученые НИТУ «МИСиС», серебро осаждается в порах материала на глубине до 60 нанометров, что значительно повышает стойкость покрытия и эффективность противомикробного действия.
Пористость поверхности, как считают ученые НИТУ «МИСиС», служит дополнительным фактором подавления бактерий – благодаря ей микроорганизмы контактируют с серебром более плотно и равномерно.
Хотя испытания на большинстве видов бактерий еще впереди, создатели уверены, что данное покрытие будет столь же действенно против любых микроорганизмов, как и против кишечной палочки.
В исследовании принимали участие специалисты РНИМУ им. Н.И. Пирогова и МГУ им. М.В. Ломоносова. В дальнейшем научный коллектив намерен разработать в рамках предложенного подхода покрытия, которые позволят снизить дозу антибиотиков, применяемых во время операции и в период восстановления.