Придать антибактериальный эффект титановому сплаву, который становится сегодня одним из ключевых материалов передовой хирургии, смогли специалисты НИТУ «МИСиС» совместно с другими российскими учеными. По словам авторов, имплантаты, обработанные по новому методу, заметно ускорят и облегчат восстановление после травм. Исследование опубликовано в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
Продолжительность жизни в большинстве стран сегодня 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 новые 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 новому 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 новое 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 новые покрытия, которые позволят снизить дозу антибиотиков, применяемых во время операции и в период восстановления
