Антибактериальные импланты: через несколько лет разработка российских ученых может покорить мир

Российские ученые нашли способ ускорить восстановление после операций. Они придумали, как придать антибактериальный эффект титановому сплаву, который используется для имплантов. Как это работает, телеканалу «МИР 24» рассказал старший научный сотрудник лаборатории неорганических наноматериалов НИТУ «МИСиС» Антон Конопацкий.

- Как появилась разработка и кто принимал участие в создании новых титановых сплавов?

Антон Конопацкий: Если мы говорим именно о сплавах, этой темой занимается научная группа под руководством Прокошкина Сергея Дмитриевича в нашем университете. Если говорить о той работе, которая была проведена совсем недавно, то самое активное участие принимали наша аспирантка Таня Теплякова, магистрантка Дарья Попова, большое спасибо стоит сказать нашей коллеге из МГУ, которая помогала делать медико-биологические тесты, – это Ксения Власова.

- Какие сплавы пока еще применяются для создания имплантов и чем они хуже новых?

Антон Конопацкий: До сих пор применяется технически чистый титан. Это материал, который химически инертен, достаточно легкий, прочный, поэтому он так популярен в медицине. Вместе с тем, у него механические свойства не очень похожи на свойства костной ткани. Какое ключевое свойство кости? Она способна накопить довольно большую деформацию под нагрузкой, а потом при снятии нагрузки она эту деформацию возвращает. Сплавы, которые мы разрабатываем, обладают очень интересным и важным свойством – сверхупругостью. Это свойство позволяет сплавам имитировать механическое поведение костной ткани. Таким образом, именно они являются наиболее перспективными.

Если говорить о разных сложных травмах и операциях, пожалуй, одни из наиболее сложных – это травмы тазобедренного сустава и позвоночника.

- Какие методы позволяют придать сплаву антибактериальный эффект?

Антон Конопацкий: Мы попытались достичь антибактериального эффекта в наших сплавах за счет формирования на их поверхности специфических структур. Мы попытались создать развитую пористую поверхность, затем мы синтезировали на ней антибактериальные наночастицы серебра, которые, благодаря своим свойствам, выходу ионов серебра позволили достичь выраженного антибактериального эффекта.

- Как долго проводили эти эксперименты?

Антон Конопацкий: Эта работа заняла у нас не меньше года. Сначала мы достаточно долгое время отрабатывали именно оптимальную методику модификации поверхности, пытаясь достичь такого пористого слоя, который позволил бы нам сформировать на этой поверхности наибольшее количество наночастиц серебра. Затем воспользовались методиками, которые позволяют проводить синтез этих наночастиц, и оптимизировали их параметры тоже.

- Можно считать этот способ трудоемким и дорогим?

Антон Конопацкий: Я не могу сказать, что этот способ дорогой. Мы используем весьма дешевые и распространенные прекурсоры. Это смесь кислот для формирования развитой поверхности, это нитрат серебра, это раствор сложных спиртов – это достаточно доступные материалы.

Единственное, нужно соблюдать некоторые меры безопасности: с кислотами работать под вытяжкой, синтез серебра нужно проводить под ультрафиолетом, и первое, второе может быть легко реализовано на производстве.

- Ориентировались на чей-то опыт?

Антон Конопацкий: Да, разумеется. Стоит отметить, что в таких работах очень важно пользоваться опытом предыдущих исследований. В частности, методику синтеза наночастиц серебра мы взяли из наших разработок, которые были посвящены получению новых типов катализаторов, где серебро используется в качестве каталитически активного компонента. Доработав эту методику и оптимизировав ее под задачи сверхупругих биосовместимых сплавов, мы получили такой результат.

- Какие испытания уже прошли антибактериальные импланты?

Антон Конопацкий: Мы провели медико-биологические испытании для модельной бактерии. В таких испытаниях чаще всего используют кишечную палочку. Это модельная вещь, которая позволяет вам достаточно надежно и точно определить, обладает ли ваш материал антибактериальными свойствами. Если да, насколько выражен этот эффект.

- Когда антибактериальные импланты начнут применять экспериментально и когда их можно будет использовать повсеместно?

Антон Конопацкий: На этот вопрос ответить сложно. Когда мы говорим о медицине, мы должны понимать, что это очень долгая история. Впереди большое количество испытания инвитро – часть из них у нас уже прошла, затем клинические испытания. Это занимает время, это разные этапы перехода технологии из лаборатории в производство. Этот переход занимает достаточно большой срок. Здесь можно говорить о годах – не менее пяти – семи лет.