Ученые НИТУ «МИСиС» создали материал для имплантатов, уничтожающий до 98% бактерий

Ученые НИТУ "МИСиС" совместно с коллегами из России, Чехии и США разработали новый материал для имплантатов, предотвращающий развитие бактериальной инфекции после хирургического вмешательства. Благодаря наличию наночастиц платины и железа материал способен уничтожать до 98% бактерий в течение 12 часов после установки. Статья о разработке опубликована в журнале "Applied Materials & Interfaces".

Бактериальная инфекция возникает в 1-4% случаев после планового хирургического вмешательства при установке имплантатов, а при сложных переломах вероятность ее возникновения достигает 30%. При возникновении инфекции зачастую требуется повторное хирургическое вмешательство.

В более легких случаях проводится терапия антибиотиками, при этом организм пациента подвергается колоссальному стрессу. При таком лечении патогенные бактерии очень быстро вырабатывают устойчивость к антибиотикам, а у многих людей появляется тяжелая аллергия на медицинские препараты.

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») и их коллеги разработали имплантационный материал с наночастицами металлов, который эффективно подавляет рост и распространение патогенных бактерий, не оказывая угнетающего действия на клетки иммунной системы – лимфоциты.

«Мы имплантировали в матрицу, которой является биосовместимое керамическое покрытие TiCaPCON (титан-кальций-фосфор-углерод-кислород-азот), ионы платины и железа. В результате на поверхности покрытия образуются наночастицы металлов, размером несколько нанометров. Между наночастицами и керамической матрицей образуется разность потенциалов порядка 60 мВ. При контакте с поверхностью материала мембрана бактерии может быть разрушена», – рассказал главный автор исследования, аспирант кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ «МИСиС» Виктор Пономарев.

Кроме того, после стерилизации имплантата с покрытием под ультрафиолетовым излучением происходит генерация большого количества свободных радикалов, которые приводят к гибели бактерий.

По утверждению авторов исследования, в ходе их экспериментов разработанный материал за 8-12 часов уничтожал 98% бактерий, в том числе золотистый и эпидермальный стафилококк, кишечную палочку, клебсиеллу пневмонии. Сейчас ученые рассматривают вопрос тестирования полученных образцов внутри живого организма (in vivo). Еще одним перспективным применением разработанного материала может быть создание фильтров для очистки воды.