В создании костных имплантатов могут появиться новые материалы от учёного ЮФУ

Учёный ЮФУ Вячеслав Ветохин под руководством кандидата химических наук, доцента кафедры общей и неорганической химии Химического факультета Елизаветы Мухановой синтезировал новые материалы с высокими механическими свойствами, низкой токсичностью и возможностью снизить скорость образования бактериальных биопленок, сообщает центр общественных связей вуза.

В дальнейшем новые материалы могут применяться в создании костных имплантатов.

Создание искусственных органов, тканей и материалов для искусственных органов позволяет продлить жизнь. В последнее время перепробовано уже весомое число (более 40) керамических, металлических и полимерных материалов для восстановления, лечения и замены разнообразных частей тела человека (мышечная и костная ткань, кожные покровы, кровеносная и нервная системы и другие).

Внедрение таких материалов вызывает затруднения в связи с их токсичностью, биоинертностью, низкими механическими свойствами и длительными тестами, поэтому лишь немногие могут дойти до фактического применения в хирургии и, в частности, в ортопедии.

Болезни костей являются наиболее часто встречаемыми в возрастной группе людей старше 50, для которых улучшение качества жизни и возможность долголетия становятся наиболее актуальными. Одним из таких заболеваний является остеопороз, приводящий к переломам и необходимости имплантатов, которые не просто замещают дефект костей, а способствуют развитию и восстановлению собственной костной ткани. Но надо отметить, что очень частым осложнением установки имплантатов является развитие бактериальной инфекции.

Целью проекта учёных ЮФУ стало создание материалов с высокими механическими свойствами, низкой токсичностью и возможностью ингибировать образование бактериальных биопленок. Для исследований ими были выбраны германий-замещенные фосфаты кальция. Соединения германия имеют структурное сходство с соединениями кремния, что позволяет предположить высокие механические свойства материалов.

Учёные получили ряд соединений при помощи различных методик (твердофазный синтез, золь-гель синтез, самораспространяющийся высокотемпературный синтез).

Эти материалы были исследованы на однофазность, размер частиц, растворимость, токсичность и воздействие на биоплёнки биолюминисцентных бактерий.

«В ходе работы мы выяснили, что низкая скорость процесса, которую обеспечивает твердофазный синтез, делает стабильной фазу со структурой витлокита, а тщательное перемешивание при синтезе в растворах стабилизирует структуру гидроксиапатита. Также германий-замещённый гидроксиапатит обладает низкой токсичностью и приводит к разрушению биоплёнок биолюминисцентных бактерий, выделяющих свет в результате биохимической активности. Тестирование на токсичность при помощи таких бактерий имеет ряд преимуществ, а именно: высокая скорость анализа и возможность использования большего количества клеток», – поделился Вячеслав Ветохин.

Следующим этапом пройдут доклинические и клинические испытания материалов.