Ученые Института химии Дальневосточного отделения Российской академии наук разработали гибридное покрытие для имплантатов из магния и его сплавов, ускоряющее адаптацию имплантатов в поврежденных костях и препятствующее быстрому разрушению под воздействием внутренней среды организма. Разработка поможет усовершенствовать используемые в хирургии материалы и сократить период восстановления пациентов после перенесенных травм.

Имплантаты на основе магния начинают использовать для лечения переломов, поскольку они стимулируют рост костной ткани, а также являются биорезорбируемыми, то есть со временем растворяются в организме человека. Это важно, потому что они не требуют проведения повторных хирургических процедур для извлечения. Так как в контакте со средой организма магнию свойственна интенсивная коррозия, имплантаты покрывают специальными защитными покрытиями, существенно снижающими риск преждевременной деградации материала и повышающими биосовместимость за счет биоактивных компонентов в составе покрытий.

Группа ученых Института химии Дальневосточного отделения Российской академии наук разработала способ модификации поверхностей имплантатов из биорезорбируемых магниевых сплавов, а также чистого магния, получаемых по аддитивной технологии, сообщает пресс-служба Российского научного фонда. Способ заключается в формировании гибридных покрытий методом плазменного электролитического оксидирования. Такие покрытия содержат органический биосовместимый ингибитор коррозии бензотриазол, придающий защитному слою эффект самозалечивания.

Бензотриазол — органическое соединение, применяемое в промышленности для предотвращения коррозии цветных металлов и нетоксичное для человека. Чтобы значительно снизить скорость выхода ингибитора в агрессивную среду и продлить эффект самозалечивания, авторы герметизировали поры защитного слоя биодеградируемым полимерным материалом — поликапролактоном. Этот широко используемый в медицине биорезорбируемый полимер, то есть способный самостоятельно разлагаться в среде организма.

Чтобы оценить стойкость защитных покрытий, авторы погрузили имплантат с защитным слоем в раствор, химически схожий со внутренней средой организма. Исследователи определили уровень защитных свойств в условиях in vitro и оптимизировали процесс формирования защитного гибридного слоя. Это позволило продлить эффект активной антикоррозионной защиты сформированных гибридных слоев. Предложенный способ формирования эффективного гибридного покрытия позволяет обеспечивать контролируемую деградацию биомедицинских изделий из магния и его сплавов — необходимые уровни и продолжительность защиты от коррозии, соизмеримую со временем выздоровления.

СЭМ-изображения и ЭДС-карты распределения элементов по толщине сформированных гибридных покрытий

«Полученные данные доказывают, что гибридные покрытия, содержащие биодеградируемый полимерный материал и безвредный для человека ингибитор коррозии, на поверхности магниевых сплавов хорошо защищают материал от коррозии и обеспечивают механическую целостность хирургического имплантата на время заживления костной ткани. Разработка новых материалов расширяет область практического применения биорезорбируемых сплавов магния. Результаты исследования позволяют создавать новые перспективные материалы для использования в медицине посредством создания «умных» систем, обладающих эффектом самозалечивания. Гибридный защитный слой на поверхности магниевых сплавов повышает эффективность биоматериала, что, в свою очередь, будет способствовать развитию внутреннего и внешнего рынка продуктов РФ», — прокомментировал руководитель проекта, доктор химических наук и профессор РАН Андрей Гнеденков.

Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.

Источник