Российские ученые создали костный цемент, который до 10 раз эффективнее импортных аналогов

Отечественный костный цемент может применяться для фиксации эндопротезов, заполнения костных дефектов и вертебропластики

Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина создали костный цемент с антибиотиком и антибактериальным агентом на основе наночастиц серебра. Состав высвобождает до 10 раз больше антибиотика по сравнению с аналогами и может заместить препараты с компонентами импортного производства. Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда. Об этом сообщила пресс-служба РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.

Отечественный костный цемент может применяться для фиксации эндопротезов, заполнения костных дефектов и вертебропластики.

В настоящее время в России сертифицирован ряд костных цементов с антибактериальными добавками зарубежного производства.

«Использование импортных материалов создает риски их доступности, поэтому нужны отечественные разработки. Как правило, в зарубежных композициях в качестве антимикробного агента применяется антибиотик широкого спектра действия, эффективный против грамположительных и грамотрицательных бактерий. При этом, как показал анализ, в силу особенностей структуры этих костных цементов они демонстрировали слабое высвобождение препарата. Нашей задачей было создать состав с улучшенными характеристиками, который обеспечил бы локальную «доставку» большего количества препарата и при этом оказался бы эффективным против устойчивых к антибиотикам бактерий», — отметил руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Губкинского университета Дмитрий Копицын.

Исследование антибактериальной активности разрабатываемых материалов методом посева на твердой культуральной среде

По сравнению с импортными аналогами разработанный в Губкинском университете состав благодаря модифицированной структуре позволяет высвобождать до 10 раз больше антибиотика. Наночастицы серебра уничтожают бактерии и бактериальные биопленки, характеризующиеся антибиотикорезистентностью.

Исследования подтвердили, что комбинированное противомикробное действие наночастиц серебра и антибиотика может способствовать снижению риска возникновения послеоперационных инфекций.

Новый костный цемент представляет собой композитный состав с наночастицами серебра, иммобилизированными на наноструктурированном носителе, что повысило их антибактериальные свойства. В основе состава — традиционные акриловые полимеры, которые были модифицированы наноматериалами на основе фибриллярной целлюлозы и частиц серебра.

Исследователи Губкинского университета начали работу над антибактериальным агентом на основе наночастиц серебра в 2020 году. На первом этапе совместно с учеными Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН, Химического института Сан Карлоса (Бразилия) и Медицинского университета Караганды (Казахстан) был разработан инновационный материал с антибактериальным и антибиопленочным эффектом – композит из наночастиц серебра и фосфорномолибденовой кислоты на носителе из природного минерала галлуазита. Он убивает бактерии без использования антибиотиков и может использоваться в составе покрытий хирургических инструментов, для обработки операционных и других помещений, где нужна защита от бактериальных загрязнений.

Создание первого отечественного костного цемента с антибиотиком и антибактериальным агентом на основе наночастиц серебра стало следующим этапом проекта. Инновационный состав испытан в лабораторных условиях.

СПРАВКА:

Серебро — один из наиболее известных материалов с антибактериальными свойствами. Ионы этого металла нарушают работу ферментов бактерий, что приводит к образованию токсичных форм кислорода и гибели микроорганизмов. Наиболее эффективно коллоидное серебро, состоящее из наночастиц. Чем меньше их размер, тем сильнее антимикробное действие. Наночастицы серебра способны бороться даже с биопленками бактерий – колониями, особенно устойчивыми к традиционным антибиотикам и антисептикам. Однако серебро наиболее эффективно в концентрациях, которые могут быть токсичными для клеток человека, поэтому ученые давно ищут способы повысить активность металла, чтобы использовать его в минимальных количествах.

Ссылка на исследование https://doi.org/10.3390/polym15183757