Напечатанные металлические имплантаты стали убийцами инфекций
Исследователи из Университета штата Вашингтон (WSU) разработали новый хирургический имплантат, который при лабораторных тестах смог убить 87% возбудителей стафилококковых инфекций. После экспериментов новинка сохранила и прочность, и совместимость с живыми тканями, как подобает качественным современным имплантатам.
У медицины появились шансы снизить угрозы, исходящие от больничных инфекций, при хирургической помощи, например, во время протезирования тазобедренного и коленного суставов. Кстати, это распространённые операции, проводимые в большинстве стран. При этом размножение бактерий на протезах суставов — одна из главных причин неудач в итоге операций.
Профессор в Школе машиностроения и материаловедения WSU Амит Бандиопадхьяй сказал, что инфекции — это проблема, решить которую до сих пор не удавалось. Во многих случаях на заменяемом в теле пациента суставе просто не было собственной способности защищаться от заразы. Так у них с коллегами возникла идея доработать материал для имплантатов, чтобы придать ему антибактериальный эффект.
Для эндопротезов, сменных «деталей» для «ремонта» пациентов, уже более полувека и относительно успешно используют титановые сплавы. Из них изготавливают те же тазобедренные и коленные суставы и другие хирургических имплантаты. Чтобы избежать развития заразы в организме оперируемого, обычно для профилактики начинают давать пациенту антибиотики. Однако так называемые вторичные инфекции, причём опасные для жизни, порой атакуют пациентов спустя недели или месяцы после, казалось бы, успешной замены суставов.
В таких случаях бактерии расползаются чуть ли не сплошной плёнкой по имплантату, и врачи пытаются уничтожить её опять-таки антибиотиками. Но не всегда успешно, потому что в среднем 7% операций по замене суставов заканчиваются тем, что пациент опять попадает под нож хирурга, чтобы удалить имплантат, обработать проблемный участок ещё раз антибиотиками и устанавливать другой титановый эндопротез. Если представить, что через это приходится проходить пожилым и ослабленным больным, то статистика выглядит тревожно.
Итак, при трёхмерной печати титановых имплантатов учёные из Вашингтона добавили в сплав 10% тантала и 3% меди. Тантал стимулирует рост здоровых клеток в окружающих костях и тканях, а медь давно известна как убийца бактерий, так как разрушает их клеточные стенки.
Исследователи в течение трёх лет оценивали и механические свойства изобретённого имплантата, и его воздействие на организм, и то, как он работает против бактерий, естественно, на подопытных животных. Очень важна была устойчивость к износу, чтобы ионы металлов не проникали в близлежащие ткани и не отравляли их.
Соавтор исследования профессор Сусмита Бозе сказала, что в результате опытов удалось получить по сути несравнимое ни с чем другим многофункциональные устройства и для сочетания с костной тканью, и для противостояния инфекциям.
Теперь изобретатели борющегося с заразой эндопротеза намерены повысить его гибельность для бактерий до 99% при сохранении прочих достоинств. В дальнейшем нужно будет узнать, как такие, например, коленные суставы поведут себя уже в организме людей при долгих прогулках или даже в походе. Между тем учёные уже подали предварительную заявку на патент.
У медицины появились шансы снизить угрозы, исходящие от больничных инфекций, при хирургической помощи, например, во время протезирования тазобедренного и коленного суставов. Кстати, это распространённые операции, проводимые в большинстве стран. При этом размножение бактерий на протезах суставов — одна из главных причин неудач в итоге операций.
Профессор в Школе машиностроения и материаловедения WSU Амит Бандиопадхьяй сказал, что инфекции — это проблема, решить которую до сих пор не удавалось. Во многих случаях на заменяемом в теле пациента суставе просто не было собственной способности защищаться от заразы. Так у них с коллегами возникла идея доработать материал для имплантатов, чтобы придать ему антибактериальный эффект.
Для эндопротезов, сменных «деталей» для «ремонта» пациентов, уже более полувека и относительно успешно используют титановые сплавы. Из них изготавливают те же тазобедренные и коленные суставы и другие хирургических имплантаты. Чтобы избежать развития заразы в организме оперируемого, обычно для профилактики начинают давать пациенту антибиотики. Однако так называемые вторичные инфекции, причём опасные для жизни, порой атакуют пациентов спустя недели или месяцы после, казалось бы, успешной замены суставов.
В таких случаях бактерии расползаются чуть ли не сплошной плёнкой по имплантату, и врачи пытаются уничтожить её опять-таки антибиотиками. Но не всегда успешно, потому что в среднем 7% операций по замене суставов заканчиваются тем, что пациент опять попадает под нож хирурга, чтобы удалить имплантат, обработать проблемный участок ещё раз антибиотиками и устанавливать другой титановый эндопротез. Если представить, что через это приходится проходить пожилым и ослабленным больным, то статистика выглядит тревожно.
Итак, при трёхмерной печати титановых имплантатов учёные из Вашингтона добавили в сплав 10% тантала и 3% меди. Тантал стимулирует рост здоровых клеток в окружающих костях и тканях, а медь давно известна как убийца бактерий, так как разрушает их клеточные стенки.
Исследователи в течение трёх лет оценивали и механические свойства изобретённого имплантата, и его воздействие на организм, и то, как он работает против бактерий, естественно, на подопытных животных. Очень важна была устойчивость к износу, чтобы ионы металлов не проникали в близлежащие ткани и не отравляли их.
Соавтор исследования профессор Сусмита Бозе сказала, что в результате опытов удалось получить по сути несравнимое ни с чем другим многофункциональные устройства и для сочетания с костной тканью, и для противостояния инфекциям.
Теперь изобретатели борющегося с заразой эндопротеза намерены повысить его гибельность для бактерий до 99% при сохранении прочих достоинств. В дальнейшем нужно будет узнать, как такие, например, коленные суставы поведут себя уже в организме людей при долгих прогулках или даже в походе. Между тем учёные уже подали предварительную заявку на патент.
- Дмитрий Ладыгин
- medicalxpress.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Математики сняли с человечества одно из самых страшных обвинений за всю историю
Новое исследование показало, что наши далекие предки не уничтожали неандертальцев. Все было совсем иначе…...
Спутники докладывают: Африка прямо на глазах… рвется на части
Эксперты рассказали, почему новый шестой океан рождается с поразительной скоростью...
Пока мы искали внеземной разум на далеких звездах, аппараты пришельцев могли находиться у нас под носом
Новое исследование рассказывает, почему традиционные стратегии поиска братьев по разуму — это провал. Надо действовать по-другому...
Невероятно, но Исландия официально объявила, что начинает готовиться... к новому ледниковому периоду
Эксперты рассказали, что ждать России и почему отсидеться не получится...
В России найдена уникальная научная коллекция, которая полвека считалась пропавшей без следа
В этой истории совпало все: великий ученый, детективный сюжет и счастливый случай...
Археологические находки раскрыли новые тайны места, где, согласно Библии, произойдет последняя битва добра и зла
Древние артефакты подтвердили догадки ученых, почему Армагеддон стал главным символом Конца Света...
Это удивительно: в среднем полосе России стали массово появляться редкие птицы
Ученые объяснили, почему эти уникальные изменения в природе могут считаться… биологической революцией...
Обезглавленный фараон: почему эту историю о Тутанхамоне пытались навсегда скрыть от широкой публики?
Эксперты говорят: слишком мрачно, слишком шокирующе даже для подготовленных людей...
Как прорывной российский метод начнет новый алмазный бум в Якутии?
Эксперты говорят: даже «слепые зоны» теперь не помеха для поисков...
Саратовский «бутерброд» позволит смартфонам работать дольше… до 100 раз
Эксперты говорят: «Новая российская технология не использует электроны, а потому способна вывести индустрию из тупика»...
И снова здравствуйте: ученые РАН начали работу… над советским проектом переброса сибирских рек в Среднюю Азию
Зачем это вообще нужно? И почему сейчас это выгодно России?...
Ставки повышаются! Уже 30%! Именно на столько может вырасти угроза катастрофы астероида 2024 YR4
Астрофизики рассказали, почему удар по Луне очень опасен для нашей планеты?...