Исследование выполняется при поддержке Российского научного фонда.
«В отечественной медицине существует огромная потребность в новых биоматериалах для изготовления ортопедических имплантов, обладающих необходимой механической прочностью, биосовместимостью и контролируемой скоростью биорезорбируемости, т. е. растворения в организме и выведения из него после восстановления костной ткани. Очень перспективен для этого цинк, который еще называют «кальцием XXI века»
комментирует кандидат технических наук Валентина Чебодаева, руководитель проекта, научный сотрудник лаборатории нанобиоинженерии ИФПМ СО РАН.
По ее словам, существенными недостатками металлических имплантатов из титана, титановых сплавов и сталей является необходимость повторной операции для их извлечения и отсутствие антибактериальных свойств. Применение способных растворяться в организме магния, железа и цинка решает проблему повторного хирургического вмешательства и позволяет контролировать скорость их резорбции.
Для получения имплантатов нового поколения на основе цинка потребуются следующие компоненты: во-первых, цинковые нанопорошки, получаемые из тончайшей проволоки методом электровзрыва в лаборатории физикохимии высокодисперсных материалов; во-вторых, углеродные нанотрубки для придания изделию необходимых механических свойств без потери его пластичности; и в-третьих, полимерная основа, которая обеспечивает текучесть смеси нанопорошка с полимерной основой и нанотрубками для экструзионной 3D-печати (лаборатория физикохимии высокодисперсных материалов).
Как пояснила В. В. Чебодаева, варьируя размеры частиц цинкового нанопорошка, можно задавать свойства будущих изделий из него.
Ученым из лабораторий нанобиоинженерии, физики наноструктурных композитов и физикохимии высокодисперсных материалов предстоит решить целый ряд исследовательских задач: подобрать оптимальные составы для изготовления имплантатов; освоить аддитивную технологию их производства, выбрав оптимальные параметры 3D-печати; разработать покрытия на основе биоразлагаемого сополимера PLGA с частицами синтезированного гидроксиапатита, идентичного минеральной составляющей костей.
В состав этих покрытий будет введен разработанный в Национальном исследовательском центре эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи антибиотик нового поколения — фтортиазинон.
Исследователи предполагают, что сначала этот антибиотик будет высвобождаться из полимерной основы покрытия PLGA, состоящей из молочной и гликолевой кислот, а потом — за счет адсорбционно-ионного взаимодействия с частицами фосфата кальция.
«Насколько нам известно, это первое исследование такой комбинации материала и молекулы. Каждый шаг от загрузки до кинетики выхода мы сравним с модельным «золотым стандартом» — ванкомицином, и подтвердим этапность и кинетики загрузки и выгрузки лекарственных средств экспериментально»
отметила Валентина Чебодаева.
