Российские ученые значительно улучшили состав «костного цемента»
Специалистами ИМЕТ РАН создан «костный цемент» с улучшенным составом — речь идет о магний-кальций фосфатном костном цементе, выдерживающем нагрузку до 500 кг/см2 с добавлением ионов цинка, обеспечивающих подавление роста бактерий, включая золотистый стафилококк и кишечную палочку.
Ключевая область применения разработанного материала — это реконструктивно-восстановительная хирургия, где он заменит зарубежные аналоги, восстанавливающие разрушенные в результате травм или различных болезней участки костных тканей. Данное исследование поддержано РНФ и опубликовано на ресурсе Materials.
К примеру, перелом позвонков, связанный с травмами, остеопорозом или онкологией, сопровождается частичными разрушением костной ткани, для замены которой российские врачи, как правило, применяют импортные «костные цементы», в основе которых лежит синтетический полимер полиметилметакрилата.
Данный материал, также известный как органическое стекло, отличается оптимальной вязкостью и показывает необходимые механические свойста, но имеет и ряд недостатков в виде токсичности первоначальных соединений, за счет которых его получают, а также неспособности к разложению в организме.
Микроснимок поверхности костного цемента. Фото: В.Комлев
Мало того, в результате хирургических вмешательств могут проявиться различные инфекции (к примеру, Staphylococcus aureus или Streptococcus spp.), которые разрушают как кости, так и суставы, вызывая серьезные осложнения, поэтому учеными идет поиск таких составов, которые имели бы еще и антибактериальную активность.
В итоге ученые ИМЕТ РАН при поддержке своих коллег смогли синтезировать новый «костный цемент», в основе которого лежит минерал ньюбериит (фосфата магния) в который добавили небольшое количество цинка.
Выбор цинка, а не серебра, которое активно используется во многих медицинских изделиях, обусловлен тем фактором, что он, как и фосфат кальция и фосфат магния, присутствует в костях человека и будет лучше воспринят организмом.
Как показали исследования, введение до одного массового процента цинка в материал будет активно способствовать росту тканей и борьбе с инфекциями Escherichia coli и Staphylococcus aureus на локальном уровне, а уже проведенные эксперименты доказали повышенную прочность такого «костного цемента» — до 500 кг/см2, что вдвое выше, чем у материалов без содержания цинка.