Наноструктурированные поверхности для борьбы с инфекциями имплантатов
Ортопедические имплантаты подвержены инфекциям, что в 1–2% случаев приводит к повторным операциям. Основной возбудитель — Staphylococcus epidermidis, образующий устойчивый к антибиотикам биоплёнку на поверхности имплантата.
Инженеры под руководством Томаса Уэбстера из Университета Брауна впервые показали, что наноструктурированные поверхности из оксида цинка (ZnO) или оксида титана (TiO2) могут значительно снижать количество бактерий.
Эксперимент и результаты:
- Созданы диски с нано- (неровности 0.023 мкм) и микроструктурированной (неровности 5 мкм) поверхностью из ZnO и TiO2.
- После контакта с S. epidermidis на наноструктурированных дисках из ZnO бактерий оказалось в 1000 раз меньше, чем на микроструктурированных. Аналогичный, но менее выраженный эффект наблюдался для TiO2.
- Параллельно вдвое больше костеобразующих клеток росло и формировало кость на наноструктурированных дисках.
Принцип действия:
Увеличение площади поверхности на 25–35% на наноуровне, по мнению учёных, по-разному влияет на клетки:
- Для костных клеток — создаёт больше точек для адгезии.
- Для бактерий — увеличивает контакт с антимикробными свойствами ZnO.
Это открытие может привести к созданию более безопасных и долговечных имплантатов. Исследование опубликовано в Journal of Biomedical Materials Research.