Новый хирургический имплантат, разработанный исследователями из Университета штата Вашингтон, в ходе лабораторных испытаний смог убить 87% бактерий, вызывающих стафилококковые инфекции, оставаясь при этом прочными и совместимыми с окружающими тканями, как современные имплантаты.
Работа, о которой сообщается в Международном журнале экстремального производства , может когда-нибудь привести к улучшению контроля инфекций при многих распространенных операциях, таких как замена тазобедренного и коленного суставов, которые проводятся ежедневно во всем мире. Бактериальная колонизация имплантатов является одной из основных причин их неудачи и плохих результатов после операции.
«Инфекция — это проблема, для которой у нас нет решения», — сказал Амит Бандиопадхай, автор статьи и заслуженный профессор Boeing в Школе машиностроения и материаловедения WSU.
«В большинстве случаев имплантат не обладает защитной силой от инфекции. Нам нужно найти что-то, где материал устройства сам по себе обладает некоторой внутренней устойчивостью — больше, чем просто обеспечивает лекарственный инфекционный контроль. Здесь мы говорим, почему бы не изменить сам материал и иметь присущую ему антибактериальную реакцию?»
Титановые материалы, используемые для замены тазобедренного и коленного суставов и других хирургических имплантатов, были разработаны более 50 лет назад и плохо подходят для борьбы с инфекциями.
Хотя хирурги часто применяют превентивное лечение антибиотиками, опасная для жизни инфекция может возникнуть сразу после операции или через несколько недель или месяцев в качестве вторичной инфекции.
Как только инфекция проявляется в виде нечеткой тонкой пленки на имплантате, врачи пытаются лечить ее системными антибиотиками. Однако примерно в 7% случаев операции по установке имплантатов врачам приходится выполнять ревизионную операцию, удаляя имплантат, очищая область, добавляя антибиотики и устанавливая другой имплантат.
Используя технологию 3D-печати, исследователи WSU добавили 10% тантала, устойчивого к коррозии металла, и 3% меди к титановому сплаву, обычно используемому в имплантатах. Когда бактерии вступают в контакт с медной поверхностью материала, почти все их клеточные стенки разрываются.
Между тем, тантал стимулирует рост здоровых клеток в окружающих костях и тканях, что приводит к ускорению выздоровления пациента. Исследователи потратили три года на всестороннее изучение своего имплантата, оценивая его механические свойства , биологию и антибактериальную реакцию как в лаборатории, так и на животных моделях. Они также изучили его износ, чтобы убедиться, что ионы металла из имплантата не истираются и не перемещаются в близлежащие ткани, вызывая токсичность.
«Самым большим преимуществом этого типа многофункционального устройства является то, что его можно использовать для контроля инфекций, а также для хорошей интеграции костной ткани», — сказала соавтор Сусмита Бозе, заслуженный профессор школы Westinghouse. «Поскольку инфекция является такой большой проблемой в современном хирургическом мире, если какое-либо многофункциональное устройство может выполнять обе эти функции, то нет ничего подобного».
Исследователи продолжают работу, надеясь повысить уровень смертности бактерий до стандарта более 99% без ущерба для интеграции тканей. Они также хотят убедиться, что материалы обеспечивают хорошие характеристики в реальных условиях нагрузки, которые могут использовать пациенты, например, в походах в случае замены коленного сустава.
Исследователи работают с Управлением коммерциализации WSU и подали предварительный патент.
Теги: имплант, киборг
