Ученые разработали многослойное покрытие для костных имплантатов

Ученые из Института физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск) разработали многослойную систему доставки лекарств на поверхности титана — прочного и биосовместимого металла, который чаще всего используется для создания костных имплантатов.

Авторы нанесли на поверхность титановой пластины тонкий пористый слой фосфата кальция. Этот материал по химическому составу и структуре напоминает минеральную основу человеческой кости, благодаря чему не отторгается и ускоряет восстановление поврежденной ткани. Чтобы сформировать такой слой, авторы использовали микродуговое оксидирование — метод «выращивания» покрытия в растворе электролита, через который пропускают электрические разряды.

Затем на полученный образец исследователи с помощью пипетки нанесли раствор антибиотика ванкомицина. Лекарство впиталось в поры кальций-фосфатного покрытия, как в губку.

Чтобы антибиотик не высвободился из материала слишком быстро, сверху его закрыли слоем совместимого с живыми тканями сополимера полимолочной и полигликолевой кислот, который при попадании в организм медленно и безопасно растворяется. Меняя количество добавляемого полимера, авторы создали образцы с разной толщиной защитного слоя — от 53 до 70 микрометров (тысячных долей миллиметра).

Чем толще был верхний полимерный слой, тем более плотной и гладкой становилась поверхность образца. Эксперименты показали, что такое многослойное покрытие защищает титан от агрессивной среды организма, повышая его коррозионную стойкость на пять порядков. В то же время — даже с полимерным слоем на поверхности — на образце остались микроскопические шероховатости, которые нужны для присоединения живых клеток и восстановления поврежденной кости.