Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина разработали костный цемент, содержащий антибиотик и антибактериальный агент на основе наночастиц серебра и природных добавок. Этот отечественный состав способен высвобождать до 10 раз больше антибиотика по сравнению с существующими импортными аналогами, что потенциально может сделать его эффективной заменой зарубежным препаратам. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
«Акриловые костные цементы, о которых мы сегодня говорим, – это широко распространенный универсальный медицинский материал, который используется во многих типах операций на костях. В частности, это малоинвазивные операции, такие как вертебропластика и кифопластика. За счет введения костного цемента в деформированные позвонки происходит восстановление их объема, он застывает и держит позвонок. Также есть артропластика — операции непосредственно на суставах: замена тазобедренного, коленного или плечевого сустава на имплант. Чаще всего это металлический имплант из сложного сплава. Цемент выступает в качестве клея между костью и имплантом, фиксируя имплант», — рассказал старший научный сотрудник кафедры физической и коллоидной химии РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина Кирилл Алексеевич Чередниченко.
Ученый объяснил, что при открытых операциях, таких как артропластика, сложно предотвратить попадание микроорганизмов в оперируемое место. Чтобы предотвратить развитие микроорганизмов, после операции назначается терапия антибиотиками. Один подход — прием антибиотиков внутрь. Но это неэффективно, так как антибиотик действует на весь организм, а не только на нужное место. Поэтому хирурги и ортопеды давно стали добавлять антибиотики непосредственно в состав костного цемента для локального действия.
«Но введение антибиотика в цемент приводит к сложностям. Первая — ухудшается механическая стабильность цемента из-за введения постороннего вещества. Во-вторых, нужно понимать, что костный цемент — это, упрощенно говоря, оргстекло, полиметилметакрилат. Это биоинертный, плотный материал, который запечатывает большую часть добавленного антибиотика внутри своего объема. Высвобождается только небольшая часть из приповерхностного слоя. Это вынуждает врачей добавлять больше антибиотика по массе для видимого эффекта, что еще сильнее сказывается на механической стабильности», — отметил К.А. Чередниченко.
Модифицированная структура разработанного цемента обеспечивает значительное усиление высвобождения антибиотика. Дополнительную антибактериальную активность против инфекций, включая устойчивые бактерии и их биопленки, обеспечивают наночастицы серебра. Исследования подтверждают, что их комбинированное действие с антибиотиком существенно снижает риск послеоперационных инфекций.
Основу материала составляют традиционные акриловые полимеры, усиленные наноматериалами – фибриллярной целлюлозой с наночастицами серебра, иммобилизованными на ней . Разработка этого первого отечественного костного цемента с двойным антимикробным действием (антибиотик + наносеребро) стала новым этапом проекта, начатого Губкинским университетом в 2020 г. На первом этапе совместно с учеными России, Бразилии и Казахстана был создан антибактериальный материал на основе наносеребра для покрытий и дезинфекции. Новый костный цемент успешно прошел лабораторные испытания.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
