Руски учени предлагат метод за покриване на титанови импланти с микрокапсули, съдържащи дексаметазон

Учени от Томския политехнически университет предлагат фундаментално нов подход за покриване на титановите импланти с полиелектролитни микрокапсули, чиито ядра са калциево-карбонатни и са заредени с лекарства. Така повърхността на импланта ще функционира много по-добре, а освобождаването на лекарствата ще се контролира много по-ефективно, съобщават от Университета.

Новият подход за покриване на имплантите

Върху металните импланти включително и върху тези, които са от титанова сплав, се нанасят различни видове покрития и частици. За първи път обаче екипът предлага вниманието да се насочи към полиелектролитни микрокапсули с калциево-карбонатно ядро, заредено с дексаметазон. Новото още е, че учените поставят тези частици върху скелета от титанова сплав, а това не предполага отваряне отвън. Разтварянето става по естествен път и така на практика се осигурява продължителното действие на лекарството.

„Новото в работата ни е свързано със самите скелета, които са създадени с помощта на адитивни технологии, направили възможно получаването на образци с много добре развита пореста повърхност. Това допринесе за много по-доброто прикрепване на микрочастиците към повърхността на скелето“, коментира Мария Сурменева, ръководител и инициатор на проучването и водещ научен сътрудник в Научно-изследователския център „Физическо материалознание и композитни материали“ в Томския университет.

Микрокапсулите, разработени от екипа, се състоят от биосъвместими порести микрочастици от калциев карбонат, които имат уникални предимства сред всички останали неорганични носители на лекарства. На първо място това е идеалната биосъвместимост, а след това и способността да бъдат използвани като система за контрол на доставката на заредените в тях различни видове лекарства.

Изборът пада върху дексаметазон, защото той е вид противовъзпалително лекарство, но и тъй като една от областите, в които се прилага, е посттрансплационната имунотерапия. Лекарството позволява имунният отговор да бъде потиснат като намалява лимфната активност и стимулира остеогенната диференциация и метаболизма на протеини, въглехидрати и мазнини.

Микрокапсулите са създадени по метода на слойния (Layer-by-Layer) синтез на веществата – последователно нанасяне на противоположно заредени полимери върху калциево-карбонатните ядра. В някои случаи между слоевете се поставят сребърни наночастици, които имат антибактериален ефект. Това увеличава живота на експлоатация на импланта.

Изследванията продължават. Следващият етап е насочен към установяване ефективността на метода за лечение на възпалението по време на имплантиране.

Резултатите от проведените до момента проучвания са публикувани в научното списание „Materials Chemistry and Physics”

Екипът

Екипът, който работи по темата, се състои от учени от Изследователския център „Физическо материалознание и композитни материали“ на Томския политехнически университет. Те работят съвместно със свои колеги от изследователските школи за химични и биомедицински технологии от университета и с учени от Швеция, Германия и Великобритания.

Изследванията са осъществени в рамките на проекта „Наука“ и с помощта на Немско-руския междудисциплинарен научен център, в който водеща роля за изследванията, осъществени в Университета Дуйсбург-Есен, има Екатерина Чудинова (на снимката), един от водещите млади учени на Томския университет.

Старши изследователката Мария Сурменева работи активно по темата за производство и модификация на нови хибридни скелета с контролирана микроструктура и порьозност за регенеративната медицина. Създаването на скелета по един от методите на адитивните технологии – топене с електронен лъч, позволява не само размерът на имплантите да бъде оптимизиран, но и да му бъдат зададени структура и форма, които ще насърчат по-добрия растеж на костната тъкан.