Ученые Университета науки и технологий МИСИС доказали возможность одновременного нанесения антибактериального и биоактивного покрытия на титановые имплантаты. Новая технология не имеет прямых аналогов, она гораздо проще и дешевле, чем применяемый ранее двухступенчатый сложный процесс. К тому же, способ покрытия апробирован на высокопористых титановых изделиях, имеющих более близкие механические характеристики к кости по сравнению с классическими эндопротезами. Статья опубликована в престижном научном журнале Applied Surface Science (Q1).
Ранее, при модификации имплантатов первым этапом было нанесение на сплошную титановую подложку биоактивного покрытия (кальций, фосфор, кремний), улучшающего приживаемость. Вторым этапом наносилась медь, обладающая бактерицидными свойствами. Важно при этом соблюсти определенную концентрацию наночастиц меди, иначе при избытке покрытие будет токсичным, а при недостатке – не бактерицидным.
Преимущество модифицированных имплантатов от существующих на рынке:
- одновременное сочетание антибактериальных и биоактивных свойств. Хотя считается, что эти характеристики, как правило, взаимоисключают друг друга. В ходе экспериментов установлено, что метод плазменного электролитического оксидирования придает покрытию желаемые свойства в один этап.
- простота технологии изготовления. Медицинским центрам не потребуется специфическое дорогое оборудование;
- возможность создания персонального имплантата по индивидуальным параметрам пациента с помощью 3D-печати титановым порошком.
«Такая поверхностная модификация направлена на придание имплантатам улучшенных регенеративных свойств, стимулирующих образование здоровой костной ткани на границе имплантата в области костного дефекта, – рассказала соавтор исследования, аспирантка НИТУ МИСИС Анастасия Попова. – В качестве метода поверхностной модификации впервые для высокопористых металлических имплантатов, обладающих мультимодальным распределением пор, используется метод плазменного электролитического оксидирования. Для придания материалу биоактивных, бактерицидных и противогрибковых характеристик в состав электролитов вводятся различные функциональные добавки. Для лучшей и ускоренной интеграции пористые покрытия будут насыщаться фактором роста, таким как белок BMP-2».
Разрабатываемые материалы предназначены для применений в персонализированной медицине в качестве имплантатов для черепно-челюстно-лицевой хирургии. Дальнейшую модификацию имплантатов факторами роста и исследование остеоинтеграционной способности проведут специалисты НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи. В Государственном научном центре прикладной микробиологии и биотехнологии (г. Оболенск) изучат антибактериальную и противогрибковую сопротивляемость покрытия патогенам с устойчивостью к антибиотикам.
Проект стал победителем конкурса Минобрнауки России на проведение научных исследований совместно с научными организациями Республики Индия. Дальнейшие работы по будут проходить совместно с научным коллективом CSIR-Центрального электрохимического научного института, Tamilnadu, Karraikudi, Индия.