Новый ортопедический имплантат из сплава титана, тантала и меди (Ti–Ta-Cu) в лабораторных условиях смог убить более 80% бактерий, вызывающих гнойные инфекции, оставаясь при этом прочным и биосовместимым с окружающими тканями. Своей разработкой ученые из Университета штата Вашингтон (WSU) поделились на страницах Journal of Extreme Manufacturing 17 ноября.
Бактериальная колонизация ортопедических имплантов является одной из ведущих причин их разрушения и неблагоприятных исходов операции. Местное или системное введение антибиотиков не всегда обеспечивает эффективную защиту от микробной колонизации, что приводит к хирургическому удалению имплантов, а в некоторых случаях даже к ампутации конечностей.
Титановые материалы, используемые для эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов, были разработаны более 50 лет назад и не очень хорошо подходят для борьбы с инфекциями. Поэтому ученые сосредоточились на поиске материала, который сам смог бы обеспечить антибактериальный эффект.
Используя технологию 3D-печати, исследователи WSU создали материал, добавив в сплав титана 10% тантала и 3% меди для повышения биосовместимости и придания бактериальной устойчивости. Изготовленные имплантаты были исследованы на устойчивость к штаммам бактерий Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus в течение 48 часов. Добавление меди показало улучшенную антибактериальную эффективность: при контакте со сплавом погибало 78-86% бактерий.
Также были оценены механические свойства сплава Ti-Ta-Cu, которые продемонстрировали исключительную прочность и отличные коррозионные характеристики по сравнению с титановыми имплантами. Исследования in vivo на модели дистального отдела бедренной кости крысы показали улучшенную остеоинтеграцию на ранней стадии при использовании сплавов с добавлением 10% тантала. В целом, импланты из сплава Ti-Ta-Cu демонстрировали высокую биосовместимость и отсутствие воспалительной реакции.
По мнению ученых, такой материал, как Ti3Al2V–10Ta–3Cu, может только улучшить качество жизни пациентов после эндопротезирования, но и сократить количество повторных операций, которые возникают по различным причинам, включая бактериальную инфекцию. Исследователи намерены продолжить работу, надеясь повысить уровень антибактериальной защиты сплава до более 99% без ущерба для интеграции тканей.
