Новое покрытие для имплантатов, способное предотвратить развитие инфекций после операций, разработали специалисты Национального исследовательского технологического университета (НИТУ «МИСиС»), 14 декабря сообщает пресс-служба университета.

Особенностью инновационного покрытия является его активация внешним рентгеновским воздействием уже после проведения операции. В случае возникновения инфекционного воспаления рентгеновское облучение имплантата активирует покрытие, и оно начинает эффективную борьбу с бактериями.

Периимплантная инфекция, которая развивается после эндопротезирования суставов или установки других медицинских имплантатов, является одним из серьезнейших осложнений ортопедических операций. Ее лечение — трудоемкий и дорогостоящий процесс, в тяжелых случаях требующий повторного оперативного вмешательства.

Для решения этой проблемы ученые МИСиС предложили новый метод, суть которого в том, что имплантат перед операцией покрывается пленкой специального состава. При возникновении послеоперационного воспаления имплантат облучается рентгеновским аппаратом, и пленка покрытия начинает производить активные формы кислорода (АФК).

АФК, обладающие высокой реактивной способностью, вступая в реакцию с оболочкой бактерии, нарушают ее целостность, вызывая окислительный стресс, предотвращая тем самым образование биопленок и уничтожая бактерии.

Старший научный сотрудник Научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (НУЦ СВС) НИТУ «МИСиС» к. т. н Константин Купцов рассказал о достоинствах нового метода:

«Преимущество предложенного подхода в том, что при возможном возникновении у пациента воспалительных процессов после имплантации, достаточно будет локально обработать место операции рентгеновским излучением низкой мощности, подойдёт даже обычный дентальный рентген-аппарат, чтобы запустить генерацию АФК».

Причем процедуру облучения можно при необходимости повторять многократно. Повторное облучение имплантатов с покрытием, как показали исследования, приводит к тому же уровню генерации АФК, что и при первом облучении, отметил Купцов.

При исследовании нового метода были использованы титановые имплантаты, которые покрыли многокомпонентным биоактивным наноструктурированным материалом на основе карбонитрида титана (TiCaSiCON) с наночастицами железа (Fe) или платины (Pt).

Руководитель исследования, проведенного в рамках стратегического проекта НИТУ «МИСиС» «Биомедицинские материалы и биоинженерия», профессор кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий, директор НИЦ «Неорганические наноматериалы» МИСиС д. ф.-м. н. Дмитрий Штанский сообщил о его результатах:

«Пленки Fe/TiCaSiCON продемонстрировали высокую способность к генерации АФК под действием рентгеновского облучения и превосходную антибактериальную активность в отношении госпитальных штаммов кишечной палочки U20 и K261, обладающих множественной лекарственной устойчивостью, и штамма золотистого стафилококка MW2, устойчивого к метициллину».

Подробно ход исследования и его результаты были представлены в статье, опубликованной в журнале американского химического общества ACS Applied Materials and Interfaces (Q1).

Проведенные эксперименты продемонстрировали высокие светопоглощающие свойства покрытия и его способность генерировать большое количество АФК под действием рентгеновского облучения, что может обеспечить имплантатам надежную защиту от бактерий, в том числе и от устойчивых к антибиотикам кишечной палочки и золотистого стафилококка.

Внедрение предложенного учеными покрытия имплантатов поможет подавлять воспаления в случае послеоперационных осложнений без необходимости хирургического вмешательства или лечения антибиотиками. Это улучшит качество жизни пациентов, снизит риски осложнений и нагрузку на медицинский персонал, уверены разработчики.