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
Роботические технологии в сердечно-сосудистой хирургии представили эксперты Сеченовского Университета
Клиницисты Сеченовского Университета представили передовые решения на Конгрессе Российского общества урологов
Ученые Сеченовского Университета доказали преимущество клеточных сфероидов для восстановления голосовых складок
Уникальное исследование провели урогинекологи Сеченовского Университета
Искусственный интеллект автоматизировал классификацию генетических вариантов для диагностики редких заболеваний
Первое в мире испытание терапии клеточного омоложения на человеке
Инновационный метод лечения пациентов с болезнью Альцгеймера предложили в Сеченовском Университете
Магистрант ЧелГУ разработал систему прогнозирования повторных приступов аритмии на базе искусственного интеллекта
В Сеченовском Университете разработали инновационную ферментную эмульсию для онкопациентов после резекции желудка