Антибиопленочные свойства прототипов тонкопленочных покрытий для ортопедических имплантатов из титана и его сплавов, содержащих нано-частицы оксида меди: экспериментальное исследование
Год: 2023, том 19 Номер: №4 Страницы: 351-357
Рубрика: Травматология и ортопедия Тип статьи: Оригинальная статья
Авторы: Ульянов В.Ю., Пичхидзе С.Я., Рожкова Ю.Ю., Горякин М.В.
Организация: ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России
Рубрика: Травматология и ортопедия Тип статьи: Оригинальная статья
Авторы: Ульянов В.Ю., Пичхидзе С.Я., Рожкова Ю.Ю., Горякин М.В.
Организация: ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России
Резюме:
Цель: оценить бактериостатические свойства разработанных прототипов тонкопленочных покрытий для ортопедических имплантатов из титана и его сплавов. Материал и методы. Методом сканирующей электронной микроскопии изучали морфологию образцов, состоящих из Ti-6AL-4V, ASTM F1472 с нанесенным на их поверхность методом микродугового оксидирования пленочным покрытием, содержащим наночастицы СиО с дисперсностью 50-70 нм. Оценивали влияние прототипов тонкопленочного покрытия на склонность клинических штаммов микроорганизмов к адгезии, способность их к биопленкообразованию и ростовые свойства. Результаты. Разработанный прототип тонкопленочного покрытия вызывает значимое уменьшение массы биопленок, сформированных клиническими штаммами микроорганизмов (Staphylococcus aureus на 11%, Staphylococcus epidermidis — на 38%, Pseudomonas aeruginosa — на 7%), и снижение их ростовых свойств (S. aureus — на 12,7%, S. epidermidis — на 13,3% и P. aeruginosa — на 10%). Заключение. Разработанный прототип тонкопленочного покрытия в составе изделий из титана и его сплавов снижает факторы патогенности клинических штаммов микроорганизмов за счет выраженного бактериостатического действия, снижения адгезивной активности и ингибирования способности к образованию биопленок.
Ключевые слова: тонкопленочные покрытия, прототипирование, наночастицы оксида меди, имплантат ортопедический
Литература:
1. Кузьмин И. И., Исаева М.П. Проблема инфекционных осложнений в эндопротезировании суставов. Владивосток: Дальнаука, 2006; 123 с.
2. Del Curto В, Brunella MR Giordano С, et al. Decreased bacterial adhesion to surface-treated titanium. Int J Artif Organs. 2005; 28 (7): 718-30. DOI:10.1177/0391398805028007114
3. Hu J, Li H, Wang X, et al. Effect of ultrasonic micro-arc oxidation on the antibacterial properties and cell biocompatibility of Ti-Cu alloy for biomedical application. Mater Sci Eng С Mater Biol Appl. 2020; (115): 110921. DOI:10.1016/j.msec. 2020.110921
4. Parvizi J. Periprosthetic joint infection: Could bearing surface play a role? CeraNews. 2014; (1): 11-2.
5. Stranak V, Rebl H, Wulff H, et al. Deposition of thin titanium-copper films with antimicrobial effect by advanced magnetron sputtering methods. Mat Sci Eng. 2011; 31 (7): 1512-9. DOI: 10.1016/j.msec.2011.06.009
6. Мамонова И. А., Матасов М.Д., Бабушкина И. В. и др. Изучение физических свойств и биологической активности наночастиц меди. Российские нанотехнологии. 2013; 8 (5-6): 25-9.
7. Балгазаров С. С, Рамазанов Ж. К., Абилов Р. О, и др. Применение имплантов с напылением медью и серебром при перипротезной инфекции коленного сустава. Травматология и ортопедия Казахстана. 2021; 56 (1): 43-7.
8. Christensen GD, Simpson WA, Younger JJ, et al. Adherence of coagulase-negative staphylococci to plastic tissue culture plates: A quantitative model for the adherence of staphylococci to medical devices. J Clin Microbiol. 1985; 22 (6): 996-1006. DOI:10.1128/jcm.22.6.996-1006
9. Пограничные значения МПК и диаметров зон подавления роста для интерпретации результатов определения чувствительности (версия 13.0). URL: https://www.antibiotic.ru/library/eucast-eucast-clinical-breakpoints-bacteria-13-0-гиэ/(дата обращения: 25.09.2023).
10. Spriano S, Yamaguchi S, Baino F, Ferraris S. A critical review of multifunctional titanium surfaces: New frontiers for improving osseointegration and host response, avoiding bacteria contamination. Acta Biomater. 2018; (79): 1-22. DOI: 10.1016/j. actbio.2018.08.013
11. Ливенцов B.H., Божкова С.А., Кочиш А.Ю., Ар-тюх В. А., Разоренов В. Л., Лабутин Д. В. Трудноизлечимая пери-протезная инфекция тазобедренного сустава: результаты санирующих операций. Травматология и ортопедия России. 2019; 25 (4): 88-97. DOI: 10.21823/2311-2905-2019-25-4-88-97
12. Матвеева Е.Л., Гасанова А. Г., Спиркина E.C. и др. Гематологические маркеры перипротезной инфекции при ревизионном эндопротезировании тазобедренного
сустава. Гений ортопедии. 2023; 29 (5): 512-7. DOI:10.18019/ 1028-4427-2023-29-5-512-517
13. Плакунов В. К., Мартьянов С. В., Тетенева Н.А., Журина М. В. Управление формированием микробных биопленок: анти- и проби-опленочные агенты. 2017; 86 (4): 402-20.
14. Шабунин А. В., Аракелов С.Э., Дубров В.Э. и др. Направления повышения эффективности лечения перипротезной инфекции. Вестник медицинского института «РЕАВИЗ». Реабилитация, Врач и Здоровье. 2023; 13 (5): 63-7. DOI:10.20340/vmi-rvz. 2023.5. CLIN.4
15. Ни L, Fu J, Zhou Y, et al. Microbiological profiles and antibiotic resistance of periprosthetic joint infection after hip replacement in patients with fracture or non-fracture: A comparative study. J Back Musculoskelet Rehabil. 2023; 36 (1): 147-54. DOI:10.3233/BMR-210319
16. Lisoii J, Taratuta A, Paszenda S, et al. Prospects for preventing biofilm formation for medical purposes. Coatings. 2022; 12 (2): 197. DOI:10.3390/coatings12020197
17. Ahmadi M, Borhan A, Ghorbani-Bidkorbeh F, et al. Nano-targeted drug delivery approaches for bacterial infections. In: Saravanan M, Barabadi H, Mostafavi E, Webster T. (eds.) Emerging nanomaterials and nano-based drug delivery approaches to combat antimicrobial resistance. Elsevier, 2022; p. 139-78. DOI:10.1016/B978-0-323-90792-7.00004-X
18. Bandyopadhyay A, Mitra I, Ciliveri S, et al. Additively manufactured Ti-Ta-Cu alloys for the next-generation load-bearing implants. Int J Extrem Manuf. 2024; 6 (1): 015503. DOI: 10.1088/2631 -7990/ad07e7
19. KarabulutG, Ullen NB, Karakus S, Toruntay С Improving the antibacterial and anticorrosive properties of 316L stainless steel by nanocoating copper oxide nanoparticles. Mat Chem Phys. 2023; (308): 128265. DOI:10.1016/j.matchemphys. 2023.128265
20. Guerini M, Condro G, Friuli V, et al. N-acetylcysteine (NAC) and its role in clinical practice management of cystic fibrosis (CF): A review. Pharmaceuticals (Basel). 2022; 15 (2): 217. DOI:10.3390/ph15020217
| Прикрепленный файл | Размер |
|---|---|
| 2023_04_351-357.pdf | 372.04 кб |
Русский
English