На данный момент все еще высок процент отторжения металлических имплантов из за бактериального загрязнения поверхности материала и образования бактериальной биопленки в теле человека. <…> Кроме того, многие металлические материалы медицинских имплантов недостаточно стабильны при длительном функционировании из за биокоррозии, развитие которой приводит к преждевременной потере необходимых механических характеристик или избыточному растворению материала импланта и негативным последствиям для организма. Ученые Санкт-Петербургского университета предложили решить данную проблему с помощью нанопокрытий на основе химически стабильного и биосовместимого оксида титана и оксида цинка, обладающего антибактериальными свойствами.
Уточняется, что в качестве материала, на который целесообразно нанести нанопокрытие, был выбран нитинол. Он представляет собой сплав титана и никеля и обладает эффектом памяти формы: при нагревании материал всегда возвращается в исходную форму, независимо от того, как сильно он был деформирован.
Так как импланты могут иметь сложную и разнообразную форму, а также шероховатую или пористую поверхность, то ученые решили использовать для нанесения покрытия метод молекулярного наслаивания. Сначала поверхность подложки импланта - цилиндры и диски нитинола обрабатывают парами титан- и цинксодержащих реагентов, затем избыток реагентов и продукты химической реакции удаляются, после чего поверхность обрабатывается парами воды, а затем удаляется ее избыток.«Результаты исследований показали, что правильный подбор соотношения данных оксидов позволяет успешно комбинировать антибактериальные и антикоррозионные свойства с высокой степенью биосовместимости по отношению к остеобластоподобным и мезенхимальным стволовым клеткам человека», - рассказал первый автор исследования, старший научный сотрудник кафедры химии твердого тела СПбГУ Денис Назаров.
В результате на поверхности образуется слой покрытия, не превышающий по толщине нескольких десятых нанометра. При этом процесс можно повторять многократно и наращивать покрытие необходимой толщины.
В работе также приняли участие ученые Института цитологии РАН, Санкт Петербургского НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
Основная часть работы была выполнена в ресурсном центре «Инновационные технологии композитных наноматериалов» Научного парка СПбГУ в рамках гранта РНФ «Разработка научных основ регулирования биокоррозии нитинола и биодеградации магниевых сплавов путем варьирования состава и структуры оксидных наноламинатов, синтезированных методом атомно‑слоевого осаждения». Сегодня исследования по этой теме продолжаются в рамках гранта РНФ «Разработка научных основ регулирования биокоррозии и биосовместимости магниевых сплавов путем нанесения мультифункциональных оксидных покрытий методом атомно-слоевого осаждения».
