Исследователи разрабатывают новое покрытие для имплантатов, предотвращающее возникновение инфекций

БРЕМЕН, Германия: ежегодно немецкие стоматологи устанавливают один миллион имплантатов, многие из которых утрачиваются вследствие вызванного бактериями инфицирования тканей. В будущем такие инфекции можно будет предотвратить благодаря новому плазменному покрытию для имплантатов, разработанному учеными из Института производственных технологий и современных материалов им. Фраунгофера (IFAM) в Бремене. Покрытие, названное DentaPlas, уничтожает патогенные бактерии с помощью ионов серебра и, таким образом, повышает долгосрочную стабильность имплантата.

Инфицирование имплантата является серьезным осложнением, сопряженным с серьезным риском поражения кости. При установке имплантата начинается «соревнование» между патогенными микроорганизмами и клеточной защитой организма пациента. Если бактерии побеждают, они образуют на титановой поверхности имплантата биопленку, которая позволяет им защищаться от антибиотиков. В результате колонизации имплантата бактериями возникает воспалительная реакция, способная привести к атрофии кости.

Чтобы снизить риск возникновения такой инфекции и повысить долгосрочную стабильность имплантатов, исследователи из IFAM в Бремене совместно с коллегами из стоматологических компаний разработали покрытие нового типа. Покрытие DentaPlas помогает предотвращать размножение бактерий и тем самым способствует остеоинтеграции имплантата. В основу разработки была положена идея сочетания материалов с различными физическими и химическими характеристиками. «Мы придали покрытию DentaPlas шероховатость, которая способствует росту клеток, и включили в его состав гидрофильный плазменный полимер, притягивающий влагу», пояснил доктор Ingo Grunwald, руководитель проекта IFAM. Полимерное покрытие толщиной всего 100 мкм содержит наночастицы серебра; растворяясь в течение нескольких недель, они непрерывно выделяют небольшие количества ионов серебра, обладающих бактерицидным действием.

«Покрытие DentaPlas состоит из трех слоев: двух слоев полимера и слоя серебра между ними. Ионы серебра выделяются через внешний слой полимера. Такая конструкция препятствует прямому контакту тканей с серебром, которое может оказывать на клетки токсичное воздействие», объяснил доктор Dirk Salz, один из разработчиков нового покрытия. Исследователи могут менять концентрацию серебра, а также толщину слоев и их пористость. Это дает возможность «запрограммировать» продолжительность выделения ионов серебра через внешний слой полимера на срок, необходимый для остеоинтеграции имплантата. Когда запас серебра исчерпывается, выделение его ионов прекращается; таким образом, риск долговременного токсичного воздействия на ткани исключен.

В рамках испытаний с использованием новых имплантатов и контрольных образцов из титана исследователям удалось продемонстрировать, что покрытие DentaPlas не только обладает противомикробным действием, но и является биологически совместимым и поддающимся стерилизации. Чтобы подтвердить механическую стабильность и прочность покрытия DentaPlas, ученые провели установку экспериментальных имплантатов, используя для этого нижние челюсти свиней, приобретенные в мясных магазинах. Для установки имплантатов с покрытием DentaPlas использовали широко распространенные современные инструменты. Покрытие DentaPlas с успехом прошло это испытание. Партнер проекта и «детище» Института им. Фраунхофера компания Bio-Gate уже наладила на своих предприятиях линии по нанесению покрытия на имплантаты. Она же стала и изготовителем нового трехслойного покрытия DentaPlas.

Образец имплантата с новым покрытием DentaPlas исследователи представили на торгово-промышленной выставке MEDICA, которая проходила в Дюссельдорфе (Германия) с 16 по 19 ноября.