ВЛИЯНИЕ ПОКРЫТИЙ ИМПЛАНТАТОВ НА

ВЛИЯНИЕ ПОКРЫТИЙ ИМПЛАНТАТОВ НА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ УСЛОВНОПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
О.К. Поздеев, М.П. Шулаева, И.Ф. Ахтямов, Э.Б. Гатина, Е.С. Щурова, Э.И. Алиев
ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» МЗ РФ,
ГБОУ ВПО «Казанская государственная медицинская академия последипломного
образования» МЗ РФ, ГАУЗ Республиканская клиническая больница МЗ РТ, Казань, Россия
Несмотря на использование специальных медицинских сплавов при изготовлении
металлических пластин, штифтов, винтов, спиц и др. видов фиксаторов, в ряде случаев
наблюдается индивидуальная непереносимость к никелю, кобальту, хрому и других,
входящих в их состав, химическим элементам. В этой связи производители активно
разрабатывают варианты защиты организма, в т.ч. создание биоинертных покрытий,
изолирующих имплантаты от окружающих тканей. Одним из вариантов подобных
«изолирующих» материалов является смесь нитридов сверхтвердых металлов титана и
гафния. Исследования на экспериментальных животных показали высокую эффективность
разработанного покрытия, а сравнительный анализ со стандартными конструкциями выявил
преимущество разработки с точки зрения снижения числа осложнений остеосинтеза.
Цель исследования: провести анализ возможной вантимикробной активности
медицинских сплавов, в т.ч. нитридов титана и гафния.
Материалы и методы исследования. Были исследованы 8 вариантов образцов в виде
металлических пластин размером 20х20 мм. Первую группу составили пластины из
медицинской стали 12ХI8H9Т,
а также подобные пластины с вариантами
нанотехнологических покрытий: 1 - нитрида титана, 2 - нитрида гафния и 3 - смеси нитридов
титана и гафния. Вторую группу составили пластины из титана, а также пластины из титана с
покрытием: 1 - нитрида титана; 2 - нитрида гафния и 3 - смеси из нитридов титана и гафния.
Покрытие на пластины производилось ионоплазменным нанесением с электро-дуговым
испарением КИБ.
Исследования антимикробных свойств образцов проводили на музейных культурах
кафедры микробиологии КГМА: золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus 6538 – Р),
синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa АТСС -9027), кишечная палочка (Escherichia
coli О55).
При определении антимикробного действия покрытий стерильные образцы
(пластины) погружали в стерильный физиологический раствор (один образец на 20 мл
физиологического раствора) в асептических условиях и термостатировали 24 часа при 37 о С.
Во второй серии экспериментов образцы инкубировали в аналогичных условиях в течение 30
суток.
После окончания инкубирования, в пробирки с образцами вносили взвеси 18-24
часовых тест-культур микроорганизмов, содержащих 5 х 104 микробных тел/мл (КОЕ/мл).
Контролем служил стерильный физиологический раствор (5 мл), в который вносили по 0,1
мл взвеси соответствующих микроорганизмов. Каждый из образцов тщательно
перемешивался и был помещен в термостат при 37 оС. Отбор проб и высев их на
питательные среды проводили сразу после перемешивания, через 4, 8, 24 и 48 часов
инкубирования. Для учета роста проводили высевы методом калиброванной петли на мясопептонный агар с количественным определением колоний микроорганизмов (КОЕ). О
результатах судили по количеству колоний, выросших на питательной среде из
жизнеспособных бактериальных клеток. Подсчет количества жизнеспособных клеток
микроорганизмов, как в опыте, так и контроле вели относительно внесенного материала.
Результаты исследований антимикробной активности образцов, полученных при
термостатировании в течение 24 часов.
Исследование биологической активности образцов в трех повторностях показало, что
рост культур E.coli наиболее активно подавлялся раствором со стальной пластиной покрытой
нитридом титана, задерживающим рост микроорганизмов через 4 часа. Также высокую
активность показал раствор со стальной пластиной покрытой смесью нитридов титана и
гафния, задерживающий рост через 24 часа.
Достаточно высокую активность исследованные образцы проявляли в отношении
штаммов золотистого стафилококка. Наиболее активным оказалось препараты, полученные
при инкубировании в физиологическом растворе стальных пластин с покрытием нитридом
гафния и титановые пластинки с напылением смесью нитридов титана и гафния.
В отношении синегнойной палочки (Pseudomonasaeruginosa), активность изучаемых
образцов была менее выраженной. Активнее всех жизнеспособность бактерий подавляли
растворы, полученные после инкубирования в физиологическом растворе титановых
пластинок с покрытиями нитридом гафния, нитридом титана и их сочетанием, задерживая
рост микроорганизмов через 24 часа. Аналогичный эффект проявляли растворы, полученные
после инкубирования в физиологическом растворе стальных пластин с покрытием нитрида
титана и нитрида гафния.
Обсуждение результатов раздела.. Проведенные исследования показали, что через 24
часа после суточной выдержки (образцы первой группы) наиболее эффективно
жизнедеятельность тестируемых микроорганизмов (Staphylococcus aureus 6538 – Р,
Pseudomonas aeruginosa АТСС - 9027 и Escherichia coli О55) подавляла медицинская сталь с
нанотехнологичным покрытием (Ti+Hf)N.
2. Результаты исследований антимикробной активности образцов полученных при
термостатировании в течение 30 суток.
Исследование биологической активности образцов в трех повторностях показало, что
рост культур E.coli наиболее активно подавлял раствор с содержанием стальной пластины
без покрытия, задерживающий рост микроорганизмов через 24 часа. Активность показали
растворы со стальными пластинами покрытыми нитридом титана и комбинацией нитридов
титана и гафния, задерживающих рост через 48 часов. Подобную антимикробную активность
проявили растворы с титановыми пластинами имеющими тот же вид покрытия.
Антимикробная активность в отношении штаммов золотистого стафилококка во
второй группе образцов проявилась следующим образом. Наиболее эффективными оказались
препараты, полученные при инкубировании в физиологическом растворе стальных пластин
без покрытия, стальных и титановых пластин с покрытием комбинацией нитрида титана и
гафния.
В отношении синегнойной палочки (Pseudomonasaeruginosa), активность изучаемых
образцов второй группы была менее выраженной. Жизнеспособность бактерий подавляли
образцы, полученные только после инкубирования в физиологическом растворе титановых
пластин с покрытием смеси нитрида гафния и титана. Задержка роста микроорганизмов
проявилась через 48 часов.
Обсуждение результатов раздела. Проведенные исследования показали, что образцы
второй группы (после 30 суточной выдержки в автоклаве), содержащие медицинскую сталь с
покрытием (Ti+Hf)N и аналогичные образцы на титановой основе наиболее эффективно
подавляли жизнедеятельность тестируемых микроорганизмов (Staphylococcus aureus 6538 –
Р и Escherichia coli О55) через 4 часа и 48 часов.
Выводы:
Нанотехнологическое покрытие изделий из медицинской стали и титана содержащее
комбинацию нитридов титана и гафния оказывает бактерицидное действие с задержкой
роста Staphylococcus aureus 6538 – Р и Escherichia coli О55.
Учитывая выявленные преимущества в сравнительном аспекте можно считать
перспективном использование покрытия из комбинации нитридов титана и гафния при
создании новых видов имплантатов.