Сотрудники научных учреждений Владивостока разработали покрытие для магниевых сплавов, содержащее
антибиотик ванкомицин, витамин К2 и золедроновую кислоту. Такое
покрытие обладает антибактериальным и противовоспалительным эффектами. Благодаря этому оно замедляет
рост золотистого стафилококка, вызывающего раневые инфекции, но не вредит здоровым клеткам костной
ткани. Материал медленно разрушается в условиях живого организма, поэтому может использоваться для
создания временных костных имплантатов, не требующих извлечения после заживления травмы. Результаты
исследования, поддержанного грантами Российского научного фонда
(РНФ), опубликованы в Journal of
Magnesium and Alloys.
Пациенты с повреждениями костей, например переломами, часто сталкиваются с воспалениями в месте травмы и
бактериальными инфекциями. Более того, бывает, что больному устанавливают временный имплантат, замещающий
повреждённую ткань. После восстановления конструкцию приходится извлекать в ходе повторного хирургического
вмешательства, что создает дополнительный стресс для организма. Поэтому учёные стремятся разработать такие
имплантаты, которые не пришлось бы извлекать и которые бы предотвращали инфекции и воспаления в тканях.
Первый автор статьи Мария
Надараиа (Пяткова), младший научный сотрудник ИХ ДВО РАН
Основой для них могут служить сплавы магния, поскольку они имеют близкие к кости механические свойства
и обладают способностью к биорезорбции, то есть постепенному растворению в организме. Но магниевые сплавы
склонны к быстрой коррозии, которая вызывает ускоренное растворение материала, преждевременный выход
имплантата из строя и другие нежелательные эффекты. Поэтому нужны покрытия, которые будут замедлять этот
процесс.
Сотрудники Института химии ДВО РАН (Владивосток) с коллегами разработали покрытие для
биоразлагаемых имплантатов, которое ускоряет восстановление костной ткани. В его состав авторы включили
антибиотик ванкомицин, способный подавлять рост золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) — бактерии,
чаще всего вызывающей раневые инфекции. Кроме того, в материал добавили золедроновую кислоту, замедляющую
разрушение костной ткани, и витамин K2, стимулирующий
её восстановление. Такое покрытие авторы нанесли на магниевый имплантат и закрепили с помощью слоя
полидофамина — клейкого биополимера.
Микрофотография полученного
покрытия
Авторы поместили образец магниевого сплава с разработанным покрытием на чашку Петри с культурой
золотистого стафилококка, чтобы проверить его антибактериальные свойства. Оказалось, что покрытие полностью
подавляет рост микроорганизмов — бактерии не росли в радиусе 21 миллиметра от поверхности материала. Более
того, предложенный состав почти в семь раз повысил коррозионную стойкость магниевого сплава, что значительно
продлевает срок службы покрытия и самого имплантата в организме.
Синтез, состав и
антибактериальные свойства предложенного покрытия
При этом покрытие было безопасно для здоровых клеток костной ткани. Исследователи проверили это в
лабораторных условиях: на поверхности материала и в среде, где находились образцы, выращивали клетки,
способные превращаться в костную ткань — они сохраняли нормальную форму и жизнеспособность, не проявляя
признаков гибели. Отсутствие токсического эффекта ученые дополнительно подтвердили с помощью биохимических
тестов.
Константинэ Надараиа,
старший научный сотрудник ИХ ДВО РАН
«Разработанное покрытие позволяет контролировать растворение магниевого сплава и тем самым избежать
преждевременного разрушения конструкции, поддерживающей ещё не до конца восстановившуюся кость. С другой
стороны, оно полностью не останавливает процесс растворения, что важно в случае биоразлагаемых
имплантатов. На данный момент мы проводим масштабные испытания с применением лабораторных животных и в
дальнейшем планируем провести доклинические и клинические испытания, чтобы доказать эффективность и
безопасность изделия при использовании в человеческом организме», — рассказывает
руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Константинэ
Надараиа, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории
композиционных покрытий биомедицинского назначения Института химии ДВО РАН.
В исследовании также принимали участие сотрудники Дальневосточного федерального университета,
Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского и краевого клинического
кожно-венерологического диспансера.
Источник: пресс-служба РНФ.