Войти

Технологии в медицине

Учёные разработали антибактериальное покрытие для протезов, напечатанных на 3D-принтере

Учёные предложили технологию нанесения бактерицидных покрытий на титановые протезы, напечатанные на 3D-принтере. Подход не требует дорогостоящего оборудования, легко масштабируется и интегрируется в производственную цепочку ортопедических имплантатов.

Благодаря активному развитию аддитивных технологий учёные уже умеют создавать уникальные по форме и структуре имплантаты, полностью адаптированные под конкретного пациента. Однако инфицирование после установки ортопедических протезов остается одной из наиболее серьезных проблем современной медицины.


«Одно из самых быстроразвивающихся направлений в современной медицине – 3D-печать, обеспечивающая создание индивидуальных имплантатов с высокой точностью и биосовместимостью. Сложная геометрия таких медизделий затрудняет нанесение любых покрытий. Исследователи Университета МИСИС под руководством ведущего материаловеда страны, директора НИЦ «Неорганические наноматериалы», д.ф.-м.н., профессора Дмитрия Владимировича Штанского разработали новую технологию нанесения антибактериальных покрытий на персонализированные имплантаты. Кроме защиты от инфицирования, такие покрытия позволят улучшить совместимость медицинского изделия с нативными тканями», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.


Учёные НИТУ МИСИС, НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи и Центрального электрохимического научно-исследовательского института Индии (г. Караикуди) выяснили, какие дозировки серебра, меди и цинка справляются с бактериями и грибами в разных средах наиболее эффективно, а также опробовали несколько способов нанесения антимикробных составов с помощью доступных и легко масштабируемых электрохимических методов.

«Мы экспериментально выявили оптимальные концентрации металлов для защитного покрытия, так как они по-разному проявляют свою антимикробную активность. Ионы серебра повреждают мембрану и цитоплазму клеток бактерий, блокируют для них перенос кислорода, инактивируют ферменты и нарушают репликацию ДНК. Ионы меди производят реактивные формы кислорода, которые проникают в клетки бактерий и вызывают разрушение их мембран, ДНК и ферментов. Ионы цинка тоже производят реактивные формы кислорода и повреждают мембраны микробных клеток, а также формируют гидроксильные группы, которые препятствуют адгезии бактерий», — объясняет к.т.н. Константин Купцов, старший научный сотрудник научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСИС-ИСМАН.


к.т.н. Константин Купцов, старший научный сотрудник научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСИС-ИСМАН.

Также учёные опробовали разные технологии нанесения покрытий: плазменно-электролитическое оксидирование, анодирование и катодное осаждение. Подробности исследования опубликованы в научном журнале Surface & Coatings Technology (Q1).

«Мы экспериментально подтвердили, что не только состав, но и технология нанесения защитного покрытия влияет на антибактериальную активность его компонентов. Так, плазменно-электролитическое оксидирование отдельно или в сочетании с катодным осаждением показало наилучшие результаты. Эта технология формирует микро- и нанопористый слои, содержащие бактерицидные металлы, ионы которых постепенно высвобождаются и воздействуют на бактерии, — рассказывает д.ф.-м.н. Дмитрий Штанский, директор НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС. — В перспективе дополнительно на поверхность можно наносить гидроксиапатит — материал, похожий на минеральную часть костей — или добавлять белки, стимулирующие рост костной ткани».


д.ф.-м.н. Дмитрий Штанский, директор НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России (Соглашение № 075-15-2023-469), а также Министерства науки и технологий Индии.

Университет МИСИС — ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Первым в России получил статус «Национальный исследовательский технологический университет». Входит в ТОП-5 лучших вузов страны по версии Round University Rankings и в топ-10 согласно рейтингам Times Higher Education (THE) и Interfax. В составе: 10 институтов, 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом; 48 исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров. Основные направления: создание инновационных материалов для микроэлектроники, космоса, ядерной и солнечной энергетики и др.; металлургия; аддитивное производство; горное дело; биоинженерия; ИТ и машинное обучение; квантовые технологии и коммуникации; инжиниринг; промышленный дизайн; технологическое искусство; экономика и инноватика. Университет занимает лидерские позиции в госпрограмме Минобрнауки России «Приоритет-2030» и федеральном проекте «Передовые инженерные школы». Является участником пилотного проекта по совершенствованию системы высшего образования.

Технологии в медицине

Все новости
Ученые Сеченовского Университета выяснили, как свести к минимуму риск отторжения зубных имплантов
Трекеры сна и клиническая реальность: где проходит граница пользы
Российские исследователи обсудили, как трансформация регуляторного поля и цифровые решения изменят рынок КИ
В Сеченовском университете создали базы данных для персонализированного лечения дерматомиозита и волчанки
Ученые Сеченовского Университета нашли новый лабораторный маркер тяжести миокардита
Учёные разработали антибактериальное покрытие для протезов, напечатанных на 3D-принтере
В МИСИС создана ткань 3-в-1: антибактериальная, водоотталкивающая и самоочищающаяся
Медицина завтрашнего дня: как Сеченовский Университет создает будущее, в котором мы не будем болеть
Сеченовский Университет запустил первый в России комплексный метаболомный скрининг в рамках ДМС