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.