Ученые создали титановый имплантат, убивающий 99% бактерий за 15 минут

Исследователи Гонконгского университета разработали титановый имплантат, поверхность которого активируется ближним инфракрасным излучением. При облучении в течение 15 минут она уничтожает 99,94% биопленок золотистого стафилококка без использования антибиотиков и одновременно способствует сращению костной ткани с имплантатом.

Проблема инфекций при имплантации

Инфекции, ассоциированные с имплантатами, являются серьезной клинической проблемой. После того как бактерии прикрепляются к поверхности имплантата и формируют биопленки, они становятся высокоустойчивыми к антибиотикам и могут уклоняться от иммунной системы пациента. В результате пациентам часто требуются повторные операции, ревизионные вмешательства и длительные курсы антибиотиков в высоких дозах. Это увеличивает время восстановления, повышает расходы на здравоохранение и способствует развитию устойчивости к антибиотикам.

Как работает новая технология

Титан и титановые сплавы, широко используемые в ортопедической хирургии, естественным образом формируют тонкий слой диоксида титана на поверхности. Хотя этот слой биосовместим, он не защищает от инфекции.

Используя специальную технику, команда ученых из Гонконга создала наноструктуры в виде пчелиных сот на титановых поверхностях. При облучении ближним инфракрасным светом эта поверхность генерирует активные формы кислорода и мягкий локальный нагрев, быстро разрушая структуру биопленки и уничтожая бактерии. Эксперименты показали, что одного 15-минутного облучения достаточно для уничтожения 99,94% золотистого стафилококка.

На модели инфекции у крыс такое же лечение уничтожало 91,58% биопленок. По сравнению с обычными имплантатами, новые эффективно очищают биопленки, уменьшают количество гноя и снижают воспаление, что приводит к значительному увеличению объема новой костной ткани вокруг имплантата.

Двойное действие: убивает бактерии и помогает сращению кости

Помимо высокой антибактериальной активности, новая поверхность модулирует местный иммунный ответ. Она переключает макрофаги из провоспалительного состояния в состояние, способствующее заживлению, создавая благоприятную среду для роста костной ткани. Технология может быть применена к различным ортопедическим имплантатам, включая эндопротезы суставов, устройства для фиксации переломов, дентальные и краниофациальные имплантаты.

Ранее революционный имплантат позволил парализованным крысам ходить.