Новое российское покрытие предотвратит бактериальную инфекцию после ортопедической операции

Ученые Университета МИСИС представили новое покрытие для имплантатов, которое способно предотвратить развитие инфекций после операций. Инновационное защитное покрытие активируется воздействием рентгена, сообщает сайт МИСИС. 

Имплантат, имеющий специальное покрытие способен предотвратить возникновение тяжелого осложнения — периимплантной инфекции, после ортопедических операций эндопротезирования суставово или других имплантатов. Лечить такую инфекцию сложно и дорого, а иногда приходится делать повторную операцию. Специалисты МИСИС придумали, как защитить имплантаты от бактерий.  

Перед операцией поверхность имплантата покрывается специальной пленкой. При рентген- облучении она производит активные формы кислорода (АФК). АФК — это небольшие молекулы с высокой реактивностью, разрушающие оболочку бактерий и вызывающие окислительный стресс, а в результате — гибель бактерий.  

Для предотвращения заражения перед операцией поверхность имплантата покрывается специальной пленкой. В процессе рентген-облучения эта пленка выделяет активные формы кислорода (АФК). АФК — молекулы с очень высокой реактивностью, способные разрушать оболочку бактерий и вызывать окислительный стресс, что в конечном итоге приводит к гибели болезнетворных микроорганизмов.

«Преимущество предложенного подхода в том, что при возможном возникновении у пациента воспалительных процессов после имплантации, достаточно будет локально обработать место операции рентгеновским излучением низкой мощности, подойдёт даже обычный дентальный рентген-аппарат, чтобы запустить генерацию АФК. Эту процедуру можно выполнять многократно при необходимости. Мы показали, что при повторном облучении имплантатов с покрытием уровень генерируемых АФК не изменятся и соответствует первому облучению», — сказал кандидат технических наук Константин Купцов, старший научный сотрудник Научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза НИТУ МИСИС. 

Для исследований использовались титановые имплантаты, покрытые слоем многокомпонентного биоактивного наноструктурированной пленкой, содержащей карбонитрид титана с наночастицами железа или платины.  

«Пленки продемонстрировали высокую способность к генерации АФК под действием рентгеновского облучения и превосходную антибактериальную активность в отношении госпитальных штаммов кишечной палочки U20 и K261, обладающих множественной лекарственной устойчивостью, и штамма золотистого стафилококка MW2, устойчивого к метициллину»,   объяснил руководитель исследования, профессор Дмитрий Штанский,  директор НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.

Результаты экспериментов показали, что покрытие обладает высоким светопоглощающим свойством и способно генерировать большое количество АФК под действием рентгеновского облучения. Это обеспечивает имплантатам надежную защиту от бактерий, включая устойчивые к лекарствам, такие как кишечная палочка и золотистый стафилококк.

В перспективе покрытие может использоваться для подавления воспаления при постимплантационных осложнениях, а хирургическое вмешательство не потребуется. Разработки проводились при поддержке гранта Российского научного фонда по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030». 

В августе 2023 года в МИСИСС разработали  детектор рентгеновского излучения из перовскитного материала с повышенной чувствительностью и низкой себестоимостью для компьютерной томографии. Пj мнению ученых,  если наладить промышленное производство, то российский продукт составит конкуренцию импортным аналогам.