Пластическая хирургия, имплантация

Доказано: имплантат после обработки, предложенной учеными МИСИС, лучше приживается и уничтожает бактерии

Эффективность ранее предложенной учеными НИТУ МИСИС технологии покрытия титановых имплантатов для реконструктивной хирургии, подтверждена специалистами Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии имени почётного академика Н. Ф. Гамалеи. Результаты in vivo испытаний показали, что после специальной обработки улучшается взаимодействие имплантата с костной тканью, его антибактериальная и противогрибковая активность. Технология не требует дорогостоящего оборудования и может проводиться непосредственно в больницах и хирургических центрах.

Одним из оптимальных и легко масштабируемых методов модификации поверхности имплантата является плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО), когда титановые изделия обрабатывают в электролите под высоким напряжением.

«За счет выделения газообразного кислорода из расплава во время обработки, на металлической подложке образуется микропористое оксидное покрытие, микроструктура которого лучше адаптирована к костной ткани, чем гладкий титан. Размер, форма и распределение пор по размерам тоже оказывают существенное влияние на адгезию, распространение, пролиферацию и дифференцировку клеток. Микропоры могут также служить резервуаром для загрузки различных биологически активных веществ: факторов роста, бактерицидов и др.», — говорит автор исследования Анастасия Попова, инженер научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (НУЦ СВС) МИСИС-ИСМАН, аспирантка кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий Университета МИСИС.

Для улучшения биологической активности материала в процессе ПЭО-обработки в состав электролита были добавлены функциональные элементы, такие как Cu, Na, P, Ca, Si, O.

 По словам исполнительницы исследования, магистрантки iPhD программы НИТУ МИСИС «Биоматериаловедение» Дарьи Адваховой, медь эффективно инактивирует грамположительные и грамотрицательные бактерии, предотвращая образование вредоносных биопленок.

Для ускорения образования костной ткани вокруг имплантата, ученые загрузили поверхность белком BMP-2, это наиболее изученный костный морфогенетический белок, используемый в ортопедической хирургии.

«Оценку биоактивности и биосовместимости мы проводили на модели титановых имплантатов, специально разработанных для черепа мышей. Испытания показали, что белок BMP-2 значительно ускоряет формирование новой костной ткани. Мы наблюдали выраженное ремоделирование кости, остеокондукцию и остеогенез», – сказала соавтор исследования д.б.н., профессор Анна Карягина, главный научный сотрудник лаборатории биологически активных наноструктур НИЦЭМ им. Н Ф. Гамалеи. Эксперимент подробно описан в международном научном журнале ACS Applied Materials & Interfaces (Q1).

Хотя процесс плазменно-электролитического оксидирования относительно хорошо изучен, ученые Университета МИСИС выявили интересную структурную особенность, которая ранее подробно не обсуждалась. С помощью просвечивающей электронной микроскопии удалось выяснить, что функциональные элементы распределены не по всему объему покрытия, а сосредоточены преимущественно на поверхности в виде биостекла из-за технических особенностей процесса.

 «Введённые в электролит элементы Ca, P, Na, K, Si, и O определяют биоактивность имплантата за счет ионного обмена, происходящего на границе поверхности с физиологической средой. Это открытие имеет не только фундаментальное, но и практическое значение. Биостёкла представляют собой аморфные материалы, которые могут связываться как с твердыми, так и с мягкими тканями и могут быть использованы в пористых имплантатах для стимулирования адгезии и пролиферации костных клеток. Помимо этого, они растворяются со скоростью, сравнимой со скоростью образования новой костной ткани и могут быть использованы в качестве систем доставки лекарств. Подбирая режимы формирования покрытий и состав электролита, мы можем сформировать тонкий слой биостекла с необходимым для конкретного применения составом», – говорит соавтор исследования к.т.н. Константин Купцов, старший научный сотрудник НУЦ СВС МИСИС-ИСМАН.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (№ 20-19-00120-Π) и стратегического проекта Университета МИСИС «Биомедицинские материалы и биоинженерия» в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» под руководством под руководством д.ф.-м.н. Дмитрия Штанского, главного научного сотрудника НУЦ СВС МИСИС-ИСМАН.

«PRO Здоровье»

Статьи от экспертов о здоровом образе жизни, семейных отношениях, болезнях, красоте и др. Советы экспертов по фитнесу, диетам, правильному питанию.Справочники.

Поделиться
Опубликовано
«PRO Здоровье»

Свежие новости

Обморожение: основные признаки и первая помощь

Какие симптомы могут указывать на обморожение и как правильно оказывать первую помощь при переохлаждении на…

Идеальная приживаемость: в НИТУ МИСИС представили биосовместимое устройство для крепления на черепе

Ученые Университета МИСИС запатентовали устройство для долговременного закрепления электродов на черепе млекопитающих. Эта разработка расширит…

Скользкий вопрос. Врач перечислил самые распространенные травмы при падении в гололед

Узнайте, какие травмы чаще всего случаются при падении в гололед, как оказать первую помощь и…

От чего болит спина или самые частые вопросы нейрохирургу

Узнайте, какие заболевания позвоночника вызывают боль в спине, когда нужна помощь нейрохирурга и как избежать…

Переподготовка врачей: что изменилось и почему это важно

Современная медицина развивается стремительно, и врачи должны успевать за её изменениями. Расскажем, как дополнительное образование…

«Нежная как роза и коварная». Об опасности бактерии, вызывающей коклюш, рассказывает инфекционист

Как отличить начало коклюша от обычной простуды или ОРВИ? Насколько эффективна современная вакцинация? Для кого…