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
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...