Созданы новые материалы для костной реконструкции

Российские химики из Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН совместно с учеными из МГУ им. М.В. Ломоносова и ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России создали новые костные цементы на основе фосфатов кальция и магния для применения в стоматологии, реконструктивной хирургии и ортопедии при замещении дефектов костных тканей и в качестве носителя лекарственных средств. Новые цементы можно применять как «клей» для соединения фрагментов кости или прикрепления титанового импланта. В новый материал можно вводить и лекарственные препараты. Данные работы опубликованы в журнале Bioactive Materials, работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 18-33-20170. В современной ортопедии применяют цементы на основе нерастворимого биоинертного полимерного акрилата. Среди минусов такого подхода – нерастворимость материала в организме, что мешает росту кости и экзотермическая реакция при применении, что может привести к ожогу тканей и невозможности добавить в материал антибиотик для профилактики заражения. Фосфатно-кальциевые цементы, наоборот, способны заместить дефект кости, но в этом случае нужна химическая реакция между порошком и жидкостью, что приводит к закислению места имплантации и некрозу ткани. Российские ученые разработали методику синтеза предшественника цементного порошка и добились максимально равномерного распределения фаз в костном цементе. Оказалось, что присутствие MgO в исходных порошках приводит к значительному увеличению прочности цементов. Авторы смогли увеличить прочность на сжатие втрое и добиться времени схватывания в 13-15 минут, что вполне хватает для введения смеси в место костного дефекта. При этом смесь имеет нейтральный pH и не нагревается, поэтому если ввести в нее антибиотик, цемент становится активным против различных бактерий. «Магний является одним из важнейшим элементов в организме человека, оказывая существенное влияние на синтез костной ткани. Фосфатно-магниевые фазы, наряду с фосфатно-кальциевыми, стали рассматриваться как оптимальные материалы для остеосинтеза. При этом, применение разработанных pH-нейтральных цементов в качестве носителя лекарственных средств будет способствовать как стимуляции роста новой костной ткани, так и снижению риска возникновения инфекций, связанных с имплантацией. Инфекционные осложнения могут приводить к развитию хронического остеомиелита, а в случае генерализации инфекции и развития синдрома системной воспалительной реакции или сепсиса – к летальному исходу. Поэтому на следующем этапе нашей работы мы приступили к исследованию поведения цементов с введенным в них антибиотиком широкого спектра действий», — рассказывает первый автор работы Маргарита Гольдберг, кандидат технических наук, научный сотрудник Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН.