Разработаны новые костные имплантаты, которые уменьшают воспаление

Международная группа под руководством Университета Сиднея разработала новые костные имплантаты, которые одновременно уменьшают воспаление и предотвращают образование биопленки (микроорганизмов), что обычно приводит к инфекциям и поломке имплантата.

Обычные ортопедические имплантаты, которые заменяют отсутствующую кость или поддерживают поврежденную кость, становятся все более распространенными в Австралии из-за стареющего населения с остеопорозом, которое имеет все более широкий доступ к хирургическому вмешательству. Например, в 2020 году было проведено более 1,7 миллиона процедур по замене суставов. 

Однако имплантаты имеют значительный процент отказов - средний процент отказов при замене тазобедренного и коленного суставов через 10 лет составляет около 20 процентов. В результате такой поломки пациент может испытывать ненужную боль, а также подвергаться повторным операциям, которые обходятся в значительную сумму для него, его семьи и системы здравоохранения.

Более безопасные органические имплантаты, разработанные группой специалистов под руководством Сиднейского университета, по оценкам, позволят снизить процент отказов имплантатов до менее одного процента.

Они обогащены галлием (безопасным и очень антимикробным химическим элементом) и дефенсином - естественной антимикробной биомолекулой, встречающейся в нашем организме. Исследователи добавили галлий и дефенсин в полимолочную кислоту (PLA), широко используемый материал для имплантатов. PLA - это биоразлагаемый пластик, получаемый из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал, тапиока или сахарный тростник.

Галлий был добавлен с помощью мегавольтного ускорителя частиц в Центре ускорительной науки Австралийской организации ядерной науки и технологии (ANSTO) - ионы галлия выстреливались в поверхностные слои имплантата.

Таким образом, в случае костных имплантатов, которые очень подвержены инфекции, поскольку в организм вводятся чужеродные вещества, галлий является супергероем". Дефенсин, своего рода белок, также активен против бактерий (а также грибков и некоторых вирусов) и является естественной частью нашей иммунной системы", - сказал он.

Галлий и дефенсин вместе уменьшили количество поверхностных бактерий на кости почти на 90 процентов по сравнению с контролем.

Кроме того, и дефенсин, и галлий уменьшили долгосрочное воспаление на 45 процентов за счет снижения реакции иммунных клеток на имплантат. Однако на поверхности кости наблюдалось увеличение краткосрочного воспаления, которое, как считается, инициирует заживление.

Следующим шагом исследователей будет тестирование нового имплантата с использованием штаммов бактерий, устойчивых к антибиотикам, и проверка того, что имплантаты способствуют образованию и заживлению кости.