Получение биорезорбируемых костных крепежных изделий для травматологии и ортопедии со структурированным биоактивным покрытием

Полимеры, которые иногда объединяют под общим названием полилактиды (ПЛ), получают сополимеризацией L-дилактида, DL-дилактида и дигликолида.
ПЛ – нетоксичные, биосовместимые и биоразлагаемые полимеры, их физико- химические свойства и склонность к биоразложению зависят от состава полимера, его кристалличности и молекулярной массы. КИ на основе ПЛ резорбируются в организме в процессе сращивания кости. Однако, достаточно часто возникает ситуация, когда на месте КИ возникает пустота, либо неполноценная костная ткань. Кроме того, в европейских странах число инфекций, вызванных заражением имплантационного устройства, превышает 100 тыс. случаев в год. В целом около 5% имплантируемых фиксирующих устройств заражаются. С конца прошлого столетия в медицине в многочисленных исследованиях стали появляться сообщения о способности бактерий образовывать пленчатые макроструктуры на поверхностях различных медицинских имплантатов и катетеров. Образование биопленок при этом ведет к возникновению тяжелых имплантат-ассоциированных инфекционных осложнений, сепсисов. К вышеперечисленным проблемам приводит гидрофобность материала имплантата и наличие четко выраженной границы имплантат – окружающая ткань.

Для повышения достоверности, предполагается исследование с применением атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопий, самого передового оборудования, охватывающего полный спектр измерения необходимых характеристик, в том числе и дополняющие друг друга измерения. Биосовместимость предполагается измерять на уровне клеточных культур и лабораторных животных.

Проект предусматривает как большую работу по производству композитных биорезорбируемых материалов, так и физическую часть, включающую характеризацию материалов с точки зрения механических, биологических и структурных свойств. Помимо этого, предполагается исследование патентной чистоты, а также общая оценка возможности их использования в медицине.

Актуальность проекта

Использование в травматологии и ортопедии металлических крепежных изделий (КИ), таких как винты, пластины, штифты и так далее, не всегда оправдано из-за необходимости проведения повторной операции по их удалению.

В настоящий момент рынок КИ в РФ оценивается в 50 млрд рублей в год. В современной медицине металлические изделия все чаще заменяются различными биоразлагаемыми материалами, среди которых наибольшую эффективность демонстрируют полиэфиры на основе молочной и гликолевой кислот.

В настоящем проекте будет проведено структурирование поверхности крепежного изделия (КИ) таким образом, чтобы окружающие костные ткани «прорастали» внутрь имплантата. В таком случае устраняется четкая граница имплантат-окружающая ткань, вдоль которой могут расти биопленки бактерий.

Научная и практическая значимость проекта

Биорезорбируемые костные крепежные изделиия для травматологии и ортопедии со структурированным биоактивным покрытием являются актуальными, конкурентоспособными продуктами на медицинском рынке.

Предполагается создание продукта, предназначенного для медицинских учреждений для оказания хирургической помощи населению РФ (в первую очередь) и выход на международный рынок медицинских изделий. Возможно лицензирование технологии крупным корпорациям, являющимся лидерами на рынке медицинских изделий.

Ожидаемые результаты

В рамках данных исследований предлагается применить новый, перспективный способ наноструктурирования поверхности КИ путем напыления (или нанесение из раствора) композитных нановолокон, состоящих из ПЛ и биологически активных компонентов белковой природы (рекомбинантных ростовых факторов и коллагена).

За счет применения нановолокнистого композитного покрытия, клетки окружающих тканей будут прорастать между волокнами, и биосовместимость КИ, а также восстановление пораженного участка кости существенно улучшатся. Для усиления антибактериального эффекта предлагается вводить в состав наноструктурированного покрытия противомикробные пептиды.