Раковина синей мидии — помощник хирурга: ученые синтезировали из биоотходов материал для операций
Международный коллектив ученых с участием исследователей НИТУ «МИСиС» получил из ракушек синей мидии (Mytilus edulis) материал для восстановительной хирургии. Он безопасен для организма и обладает высокими антибактериальными свойствами. В перспективе материал может применяться в стоматологии и имплантологии. Результаты исследоваиня опубликованы в научном журнале Ceramics International .
В настоящее в мире увеличивается количество хирургических процедур, поэтому ученые вынуждены решать проблему микробных инфекций, вызванных, в частности, имплантатами. Инфицирование медицинских имплантатов на сегодняшний день остается одной из главных проблем восстановительной хирургии. Особенно серьезны эти осложнения при ортопедических и стоматологических операциях.
При этом — не секрет, что сопутствующая медикаментозная терапия воспалений вокруг имплантатов часто приводит к побочным эффектам из-за характерных свойств антибиотиков, а также его высоких доз.
Решить двойную проблему можно с помощью создания специальных биоматериалов с антибактериальной активностью, сообщил соавтор исследования, сотрудник кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» Евгений Колесников: «Среди материалов для создания новой костной ткани или замены поврежденной кости наиболее предпочтителен гидроксиапатит (ГАП) – основной минеральный компонент костей и зубов. Этот материал обладает биосовместимостью и биоактивными свойствами, он может легко интегрироваться в костную ткань и прилегающие к ней участки ткани. Кроме того, ГАП способен взаимодействовать с молодыми клетками костной ткани — остеобластами, положительно влияя на их рост и деление».
Сейчас гидроксиапатит применяется в челюстно-лицевой хирургии, стоматологии и ортопедии, в качестве наполнителей и покрытий. Ученые во всем мире используют для производства этого биоматериала яичную скорлупу, кораллы, рыбьи кости и другие виды сырья. Но его массовое производство пока остается трудной задачей из-за сложности синтеза.
Ученые из Индии, России и Республики Корея под руководством постдока НИТУ «МИСиС» Гопалу Карункарана (Gopalu Karunakaran) представил возможность простого и быстрого производства экологически чистых мезопористых наностержней гидроксиапатита, легированных магнием, из биоотходов – ракушек синей мидии (Mytilus edulis). Он был получен методом микроволнового синтеза с использованием поливинилпирролидона.
Исследователи в своей работе сообщают, что они получили частицы гидроксиапатита, которые могут быть использованы при имплантации. Для предотвращения возможных инфекций имплантата эти частицы легируются ионами магния.
«Магний был выбран из-за того, что его ионы обладают биосовместимостью и антимикробной активностью. В теле среднего взрослого человека присутствует 24 г магния. Недостаток этого микроэлемента в организме может привести к диабету, сердечно-сосудистым заболеваниям, гипертонии и остеопорозу», – пояснил Евгений Колесников.
Ученые провели оценку токсичности полученного материала на эмбрионах рыбок данио (zebrafish), и установили его безопасность для живого организма. Это позволяет, по их мнению, использовать новый материал в медицине для изготовления имплантатов.