Bakterie dostaną ostateczny nakaz eksmisji z tytanowych implantów

W inżynierii biomedycznej jednym z najchętniej stosowanych materiałów metalicznych jest tytan. Wyróżniają go właściwości mechaniczne, idealne do konstruowania implantów mających styczność z tkanką kostną: jest metalem wytrzymałym, twardym – ale nie tak jak stal, co zapewnia kościom lepszą ochronę – i lekkim. Do tego nie ulega korozji. Nie jest jednak materiałem idealnym – jego powierzchnię chętnie zasiedlają bakterie, co może prowadzić do infekcji, a w skrajnych przypadkach do wymiany implantu.

Jednym z pomysłów na poprawę takich wyrobów medycznych jest tzw. terapia dynamiczna. Opiera się ona na reakcjach chemicznych prowadzących do generowania reaktywnych form tlenu (ROS), które powodują u bakterii stres oksydacyjny, co je zabijaj. Istnieje wiele strategii uwalniania ROS – mogą być aktywowane chemicznie (przez kontakt z wodą utlenioną), poprzez siłę mechaniczną lub pole elektryczne, a nawet przez ultradźwięki. Dodatkowe badania nad materiałami do terapii dynamicznych dotyczą analizy defektów tlenowych, inaczej zwanych wakansami tlenowymi. Są to losowo rozmieszczone w sieci krystalicznej materiału błędy, które jednak pewnych reakcjach chemicznych mogą być pożyteczne: przyspieszają redukcję tlenu, zwiększając wydajność terapii.

Autorzy pracy z „Science Advances” zwrócili się w kierunku nanotechnologii i wytworzyli nanocząstki zbudowane z bizmutu, żelaza i tlenku tytanu, a następnie pokryli nimi wyroby z tytanu. Powłoka uwalniała ROS za pomocą ultradźwięków. Dodatkowo do nanocząstek wprowadzono defekty tlenowe. Skuteczność terapii była przetestowana w warunkach in vitro i in vivo (na szczurach). Stymulacja ultradźwiękami zadziałała poprawnie. Zastosowanie żelaza w powłoce zapewniło dodatkowy efekt antybakteryjny. Implanty były też pokryte hydroksyapatytem – ceramicznym materiałem, który sprzyja osadzaniu komórek kościotwórczych. Wykazano, że dzięki ultradźwiękom można kontrolować siłę odpowiedzi immunologicznej w taki sposób, aby nie zaszkodzić pacjentowi.

Dzięki sprytnemu doborowi materiałów uzyskano wielofunkcyjny i innowacyjny wyrób.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.