Костный цемент для имплантов с наносеребром в 10 раз эффективнее подавил инфекции

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.

По сравнению с импортными аналогами, которые сегодня применяются в России, разработанный в Губкинском университете состав позволяет высвобождать до 10 раз больше антибиотика. Наночастицы серебра уничтожают бактерии и бактериальные биопленки, характеризующиеся антибиотикорезистентностью. Отечественный костный цемент может применяться для фиксации эндопротезов, заполнения костных дефектов и вертебопластики – операции для укрепления тела позвонков.

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

Разработанный сотрудниками Губкинского университета 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.

Исследование антибактериальной активности разрабатываемых материалов методом посева на твердой культуральной среде / © Дмитрий Капицын, пресс-служба Губкинского университета

«Костные цементы – один из самых распространенных и востребованных материалов в хирургии. Разработка отечественных композиций с улучшенными свойствами имеет огромное значение для развития российской медицины», — подчеркнул руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Губкинского университета Дмитрий Копицын.

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 уже испытан в лабораторных условиях.

Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда.