Ученые 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, поддержанногогрантами 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 поврежденную ткань. После восстановления конструкцию приходится извлекать в ходе повторного хирургического вмешательства, что создает дополнительный стресс для организма. Поэтому ученые стремятся разработать такие имплантаты, которые не пришлось бы извлекать и которые бы предотвращали инфекции и воспаления в тканях.
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.
Ученые из 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 ее восстановление. Такое покрытие авторы нанесли на магниевый имплантат и закрепили с помощью слоя полидофамина — клейкого биополимера.
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.
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.
«Разработанное покрытие позволяет контролировать растворение магниевого сплава и тем самым избежать преждевременного разрушения конструкции, поддерживающей еще 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 (Владивосток), Национального научного центра морской биологии имени А.В. Жирмунского (Владивосток) и Краевого клинического кожно-венерологического диспансера (Владивосток).
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
