17 апреля 2021, суббота, 05:39
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Новый материал для протезов выделяет антибиотик только при необходимости

Микрофотографии синтезированных биоматериалов на основе а) перикарда б) Глиссоновой капсулы печени
Микрофотографии синтезированных биоматериалов на основе а) перикарда б) Глиссоновой капсулы печени
Polymer International/Wiley

На имплантах и протезах часто возникают бактериальные инфекции, и поэтому ученые ищут разные способы придать их поверхности антибактериальные свойства. Исследователи из Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева, Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии им. Н. Н. Приорова и Университета Крита разработали новый материал для протезов — полимерный биокомпозит, который содержит мощный антибиотик амикацин. Антибиотик выходит из материала только при бактериальной атаке, а интенсивностью его выделения можно управлять, изменяя толщину композита. О результатах исследования, опубликованных в журнале Polymer International, сообщил отдел научных коммуникаций РХТУ им. Д. И. Менделеева.

На поверхности имплантов могут поселиться бактерии, например, у 2–3 % пациентов с протезами сердечных клапанов развивается бактериальное воспаление, называемое эндокартитом. Есть разные способы остановить инфекцию: прием антибиотиков, хирургическое вмешательство, модификация поверхности протезов частицами серебра с выраженным антибактериальным эффектом. Один из самых перспективных — создание протезного материала с иммобилизованным, то есть встроенным на его поверхность антибиотиком. В идеальном случае антибиотик должен выходить из материала только в присутствии инфекции, так он с одной стороны не закончится слишком быстро, а с другой — не спровоцирует побочные токсические эффекты.

«Мы иммобилизовали антибиотик широкого спектра действия амикацин на полисахариде под названием декстран, а потом на основе этого материала сделали биокомпозит, — рассказывает первый автор работы, профессор РХТУ Валерий Дятлов. — У человека нет декстраназы — фермента, разлагающего декстран, но зато его производят бактерии. Поэтому, как только они атакуют биокомпозит, их ферменты начинают его разлагать, и из композита выходят химические соединения амикацина, которые тоже, как и чистый амикацин, обладают выраженным антибактериальным действием. Так мы разработали материал, который способен в ответ на бактериальную атаку точечно высвобождать антибиотик».

Для создания биокомпозитов ученые использовали два ксеноматериала — так называют клеточные матрицы, полученные после химической обработки живых тканей. В этой работе применяли ксеноматериалы на основе перикарда (ткань наружной оболочки сердца) и глиссоновой капсулы (ткань оболочки печени), которые уже давно используют в медицине для создания протезов.

«Мы синтезировали биокомпозит в несколько этапов, — говорит один из авторов работы, сотрудница РХТУ Анна Лусс. — Сначала декстран обрабатывали эпихлоргидрином, и так на нем появлялись эпоксидные группы — за счет них декстран связывался с амикацином и получался гель. Потом гель наносили на ксеноматериалы, и он химически сшивался с ними, пропитывая ксеноматериалы на определенную глубину. Толщина полученного биокомпозита из перикарда составляла 0,42 мм, а из глиссоновой капсулы — 0,15 мм, в то время как глубина проникновения декстрана в них равнялась 0,10 и 0,03 мм, соответственно».

В модельных экспериментах с чистой декстраназой ученые показали, что из биокомпозита на основе глиссоновой капсулы весь амикацин выделяется за 2 часа, а из композита на основе перикарда — за 24 часа. Антибактериальная активность новых материалов была проверена на бактериях S. aureus, B. subtilis и S. pyogenes. Композиты приводили в контакт с бактериальными культурами, выращенными в чашке Петри, и по истечении 24 часов наблюдали подавление роста бактерий в зоне вокруг ксеноматериалов, а также под ними и на их поверхности. Кроме того, биокомпозиты вводили под кожу лабораторным кроликам: там не было бактериальных возбудителей, и даже через 12 суток весь амикацин оставался внутри ксеноматериала.

Исследователи выяснили, какие факторы определяют скорость выделения антибиотика. «Оказалось, что быстрота ответа на бактериальную атаку определяется скоростью диффузии продуктов гидролиза модифицированного амикацином декстрана — то есть прошла реакция где-то в глубине ксеноматериала, выделились гликозиды амикацина, а дальше они должны дойти до поверхности, и скорость этого процесса определяет общую скорость выделения антибиотика, — рассказывает заведующий кафедрой биоматериалов РХТУ и один из авторов работы, профессор Михаил Штильман. — Если эта стадия лимитирующая, то получается, что скорость выделения антибиотика определяется толщиной слоя геля, пропитавшего ксеноматериал. Если хочется, чтобы вещество выделялось медленно и имплант выдержал много бактериальных атак, то делаешь биокомпозит толще. А если врачи уверены, что рассчитывать на серию атак не надо, тогда делаешь композит тоньше, из которого выделение антибиотика будет более резкое и с большой скоростью».

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги виноделие вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция темная материя физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.