Ученые Томского политехнического университета разработали антибактериальные кальций-фосфатные покрытия для титановых внутрикостных имплантатов. Модифицированные имплантаты обладают лучшей биосовместимостью и коррозийной стойкостью, а также сокращают сроки восстановления костных тканей.

Ранее разработанные исследователями Томского политехнического университета биоактивные и биоинертные покрытия для титановых имплантатов, применяемых в травматологии и ортопедии, прошли стадию доклинических испытаний. Эта одна из немногих подобных разработок, представленных на российском рынке, сообщает пресс-служба ТПУ.

Формирование покрытий на титановых имплантатах, в том числе 3D-печатных, выполняется методом микродугового оксидирования с применением импульсного источника питания. Подобная методика имеет ряд преимуществ — она более экономична и экологична, проста, обеспечивает высокую производительность и позволяет получать пористые кальций-фосфатные и оксидные покрытия, обладающие высокой адгезионной прочностью, а также ускоряющие остеинтеграцию.

«Мы разработали несколько типов покрытий, провели успешные исследования на антибактериальную активность и на стволовых клетках. Сейчас остановились на одном из типов — кальций-фосфатных покрытиях с добавлением цинка и композита с антибактериальным препаратом. Дело в том, что для нужд госпиталя необходимо не просто кальций-фосфатное биоактивное покрытие для имплантатов, а имплантаты, на поверхность которых наносится слой, выполняющий функцию адресной доставки фармпрепаратов, в первую очередь антибиотиков. В ходе экспериментов лучше всего себя показали именно биоактивные цинксодержащие кальций-фосфатные покрытия. Так, удалось добиться увеличения антибактериальной эффективности, сокращения количества бактерий определенных штаммов. Кроме того, исследование клеточной адгезии и пролиферативной активности продемонстрировало отсутствие токсического действия на клетки. Сейчас мы системно наносим подобные покрытия на различные изделия для пациентов госпиталя. Например, на индивидуальные имплантаты для замены тазобедренного, локтевого суставов, внутрикостные стержни и 3D-изделия, используемые для замещения недостающего участка кости», — рассказал руководитель проекта, доцент Научно-образовательного центра Б. П. Вейнберга Сергей Твердохлебов.

По словам ученых, необходимо проанализировать все полученные результаты и выбрать покрытия, наиболее подходящие для разных клинических случаев и разной микрофлоры. В перспективе это позволит создавать имплантаты, индивидуальные не только по форме и дизайну, но и по функции подавления той или иной бактерии.

Еще одно направление, интересующее партнеров из госпиталя Бурденко — создание гибридных имплантатов, объединяющих 3D-печатные индивидуальные титановые конструкции с модифицированными поверхностями и биорезорбируемые материалы, которые в настоящее время разрабатываются в лаборатории плазменных гибридных систем Инженерной школы ядерных технологий ТПУ.

«По сути, сейчас в сотрудничестве с крупнейшими медицинскими центрами мы формируем отечественный рынок высокотехнологичных медицинских изделий. Уже полученные результаты и дальнейшие исследования позволят усовершенствовать антибактериальные покрытия для использования в хирургической практике даже при повышенном риске микробной контаминации», — пояснил Сергей Твердохлебов.

Источник