3D-пористые имплантаты из титана, модифицированные антибактериальными Zn, Ag-содержащими биопокрытиями

Создание металлических пористых матриксов для тканевой инженерии, используемых для замещения костных дефектов, является наиболее передовым направлением в имплантологии и ортопедической хирургии. Однако, развитая внутренняя поверхность поровой структуры имплантата способствует проникновению и развитию перипротезных инфекций. Сотрудниками ИФПМ в содружестве с коллегами из исследовательских центров России были созданы и исследованы антибактериальные Zn, Ag-содержащие кальцийфосфатные биопокрытия на поверхности 3D матриксов. Пористые 3D каркасы были получены по технологии прямого лазерного спекания (DMLS) из порошков титанового сплава Ti-6Al-4V. Диаметр пор составлял 750-850 мкм, пористость варьировалась в пределах 55-58 об. %. Zn- и Ag-содержащие антибактериальные кальций-фосфатные покрытия формировали на 3D матриксах методом МДО. Покрытия равномерно распределялись по поверхности и внутреннему поровому пространству. Покрытия, осажденные в различных электролитах, различались по морфологии, структуре, элементному, фазовому составу, адгезионным и биологическим свойствам. Состав Zn-содержащих покрытий представлен аморфными фосфатами кальция с соотношением Ca/P равным 0,3. Ag-кальций-фосфатные покрытия имели аморфно-кристаллическую структуру и содержали трикальцийфосфат в α- и β-модификациях, отношение Ca/P составило 1,2.

Пористые образцы с покрытиями не проявляли цитотоксического действия на культуру клеток фибробластов человека pFb и клеток эмбриональных фибробластов мыши 3Т3. Антибактериальная активность Zn- и Ag-содержащих покрытий в отношении бактерий MRSA ATCC 43300 и Escherichia coli ATCC 25922 составила 100 % и 93 %, соответственно.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема № FWRW-2021-0007.

Результаты исследования опубликованы в статье: Sedelnikova M.B., Sharkeev Yu.P., Tolkacheva T.V., Uvarkin P.V., Chebodaeva V.V., Prosolov K.A., Bakina O.V., Kashin A.D., Shcheglova N.A., Panchenko A.A., Krasovsky I.B., Solomatina M.V., Efimenko M.V., Pavlov V.V., Cherdantseva L.A., Kirilova I.A., Additively manufactured porous titanium 3D-scaffolds with antibacterial Zn-, Ag- calcium phosphate biocoatings, Materials Characterization, 2022, 186, 111782. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2022.111782