Ученые НИТУ МИСИС разработали антибактериальное покрытие для 3D-печатных титановых эндопротезов

Подход не требует дорогостоящего оборудования, легко масштабируется и интегрируется в производство ортопедических имплантатов.

Благодаря активному развитию аддитивных технологий ученые уже умеют создавать уникальные по форме и структуре имплантаты, полностью адаптированные под конкретных пациентов, однако инфицирование после установки ортопедических протезов остается одной из наиболее серьезных проблем современной медицины.

«Одно из самых быстроразвивающихся направлений в современной медицине — 3D-печать, обеспечивающая создание индивидуальных имплантатов с высокой точностью и биосовместимостью. Сложная геометрия таких медицинских изделий затрудняет нанесение любых покрытий. Исследователи НИТУ МИСИС под руководством ведущего материаловеда страны, директора научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» Дмитрия Штанского разработали новую технологию нанесения антибактериальных покрытий на персонализированные имплантаты. Кроме защиты от инфицирования, такие покрытия позволят улучшить совместимость медицинских изделий с нативными тканями», — прокомментировала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСИС», Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи и Центрального электрохимического научно-исследовательского института Индии выяснили, какие дозы серебра, меди и цинка наиболее эффективно справляются с бактериями и грибками в разных средах, а также опробовали несколько способов нанесения антимикробных составов с помощью доступных и легко масштабируемых электрохимических методов, сообщает пресс-служба НИТУ МИСИС.

«Мы экспериментально выявили оптимальные концентрации металлов для защитного покрытия, так как они по-разному проявляют свою антимикробную активность. Ионы серебра повреждают мембраны и цитоплазму клеток бактерий, блокируют перенос кислорода, инактивируют ферменты и нарушают репликацию ДНК. Ионы меди производят реактивные формы кислорода, которые проникают в клетки бактерий и вызывают разрушение их мембран, ДНК и ферментов. Ионы цинка тоже производят реактивные формы кислорода и повреждают мембраны микробных клеток, а также формируют гидроксильные группы, которые препятствуют адгезии бактерий», — рассказал старший научный сотрудник научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСИС-ИСМАН Константин Купцов.

Ученые опробовали разные технологии нанесения покрытий, включая плазменно-электролитическое оксидирование, анодирование и катодное осаждение.

«Мы экспериментально подтвердили, что не только состав, но и технология нанесения защитного покрытия влияет на антибактериальную активность его компонентов. Плазменно-электролитическое оксидирование отдельно или в сочетании с катодным осаждением показало наилучшие результаты. Эта технология формирует микро- и нанопористые слои, содержащие бактерицидные металлы, ионы которых постепенно высвобождаются и воздействуют на бактерии. В перспективе дополнительно на поверхность можно наносить гидроксиапатит — материал, похожий на минеральную часть костей — или добавлять белки, стимулирующие рост костной ткани», — рассказал профессор Дмитрий Штанский.

Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Министерства науки и технологий Индии, результаты опубликованы в научном журнале Surface & Coatings Technology.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru