Ученые из Института металлургии и материалов имени А.А. Байкова РАН совместно с коллегами из других научных учреждений создали магний-кальций фосфатный костный цемент с ионами цинка, который подавляет рост патогенных бактерий и выдерживает нагрузки до 500 кг на кв. см. Разработка описана в статье, опубликованной в журнале Materials.
Переломы позвонков нередко сопровождаются частичным разрушением костной ткани. Чтобы заместить возникающие дефекты, российские врачи часто используют зарубежные костные цементы на основе синтетического полимера полиметилметакрилата (органического стекла). Этот материал обладает оптимальными свойствами, но не разлагается в организме. Кроме того, операции могут сопровождаться инфекциями, а бактерии иногда поражают кости и суставы. Поэтому ученые ищут составы костных цементов, обладающие и антибактериальной активностью.
Авторы новой работы синтезировали костные цементы на основе минерала ньюбериита (химически — фосфата магния), в который включили небольшое количество цинка. Они предложили использовать цинк вместо серебра, поскольку цинк, а также фосфаты кальция и магния присутствуют в костных тканях человека, а значит, такой материал будет лучше восприниматься организмом. Естественный состав ускорит срастание инородного тела с костью, что будет способствовать реабилитации.
Введение небольшого количества цинка (до 1 массового %) в материал должно стимулировать рост ткани и противостоять инфекции на локальном уровне. Кроме того, эксперименты показали, что этот химический элемент повышает прочность материала. Так, полученный костный цемент способен выдерживать нагрузки при сжатии до 500 кг на квадратный сантиметр (это вдвое больше, чем у составов, не содержащих цинк).
Доклинические исследования разработанных материалов показали, что новые костные цементы эффективно противостоят распространению патогенных бактерий Staphylococcus aureus и Escherichia coli, часто вызывающих внутрибольничные инфекции и являются устойчивыми к большинству известных антибиотиков.
