Антибактериальные покрытия для имплантатов, разработанные в ТПУ, вошли в клиническую практику в госпитале Бурденко
Ранее разработанные исследователями Томского политеха биоактивные и биоинертные покрытия для титановых имплантатов, применяемые в травматологии и ортопедии, прошли стадию доклинических испытаний. Эта одна из немногих подобных разработок, представленных на российском рынке. Модифицированные имплантаты по сравнению с существующими аналогами обладают лучшей биосовместимостью и коррозийной стойкостью, а также сокращают сроки восстановления костной ткани. Фундаментальные исследования проводились при поддержке программы «Приоритет 2030».
«В прошлом году по приглашению коллег из госпиталя Бурденко разработка нашего коллектива была представлена на форуме «Армия-2022». Ранее у нас было реализовано несколько успешных совместных проектов. И эта инициативная работа получила логичное развитие – между госпиталем и ТПУ было заключено соглашение о сотрудничестве. Партнеры обозначили главную потребность –имплантаты с покрытиями, обладающими антибактериальными свойствами. Мы начали эту системную работу, результаты которой я представил уже на форуме «Армия-2023» в рамках круглого стола «Современные аспекты использования нанокомпозитных материалов в хирургии и травматологии». Доклад был признан лучшим на мероприятии научно-деловой программы форума «Армия-2023», — говорит руководитель проекта, доцент Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга Сергей Твердохлебов.
Формирование покрытий на титановых имплантатах выполнялось методом микродугового оксидирования с применением импульсного источника питания. Подобная методика имеет ряд преимуществ – она более экономична и экологична, проста и обеспечивает высокую производительность. Кроме того, она позволяет получать пористые кальций-фосфатные и оксидные покрытия, обладающие высокой адгезионной прочностью, а также ускоряющие остеинтеграцию.
«В рамках соглашения мы разработали несколько типов покрытий, провели успешные исследования на антибактериальную активность и на стволовых клетках. Сейчас остановились на одном из типов – кальций-фосфатных покрытиях с добавлением цинка и композита с антибактериальным препаратом. Дело в том, что для нужд госпиталя необходимо не просто кальций-фосфатное биоактивное покрытие для имплантатов. А имплантаты, на поверхность которых наносится слой, выполняющий функцию адресной доставки фармпрепаратов, в первую очередь, антибиотиков. В ходе экспериментов лучше всего себя показали именно биоактивные цинксодержащие кальций-фосфатные покрытия. Так, удалось добиться увеличения антибактериальной эффективности, сокращения количества бактерий определенных штаммов. Кроме того, исследование клеточной адгезии и пролиферативной активности продемонстрировало отсутствие токсического действия на клетки. И сейчас мы системно наносим подобные покрытия на различные изделия для пациентов госпиталя. Например, на индивидуальные имплантаты для замены тазобедренного, локтевого суставов, внутрикостные стержни и 3D-изделия, используемые для замещения недостающего участка кости», — поясняет руководитель проекта, уточняя, что покрытия также используются при лечении пациентов других медицинских учреждений Министерства обороны.
На достигнутых результатах политехники останавливаться не планируют. По словам ученых, необходимо проанализировать все полученные результаты и выбрать покрытия, наиболее подходящие для разных клинических случаев и разной микрофлоры. В перспективе это позволит создавать имплантаты, индивидуальные не только по форме и дизайну, но и по функции подавления той или иной бактерии.
Еще одно направление, в развитии которых, по словам руководителя проекта, заинтересованы партнеры из госпиталя Бурденко, это создание гибридных имплантатов, объединяющих 3D-индивидуальные титановые конструкции с модифицированной поверхностью и 3D-биорезорбируемые материалы, которые в настоящее время разрабатываются в лаборатории плазменных гибридных систем ИЯТШ.
«По сути, сейчас в сотрудничестве с крупнейшими медицинскими центрами мы формируем отечественный рынок высокотехнологичных медицинских изделий. Уже полученные результаты и дальнейшие исследования позволят усовершенствовать антибактериальные покрытия для использования в хирургической практике даже при повышенном риске микробной контаминации», — подытоживает ученый.
