ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1 Металлы биомедицинского применения 5
1.2 Возбудители перипротезных инфекционных осложнений 8
1.3 Способы снижения риска развития перипротезных инфекций 13
1.3.1 Биодеградируемые полимеры как матрицы для лекарственных
препаратов 13
1.3.2 Лекарственные препараты 15
1.4 Гематологические показатели крови, применяемые для оценки
безопасности покрытия 18
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 24
2.1 Материалы исследования 24
2.2 Методы исследования 24
2.2.1 Оценка антибактериального действия диско-диффузионным
методом 25
2.2.2 Исследование высвобождения лекарственного препарата
спектрофотометрическим методом 26
2.2.3 Исследования гематологических показателей после имплантации
титановых блоков с антибактериальным покрытием 29
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 31
3.1 Результаты оценки антибактериального действия лекарственного
покрытия 31
3.2 Результаты исследования высвобождения лекарственного препарата
спектрофотометрическим методом 31
3.3 Результаты исследования гематологических показателей после
имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 47
Актуальность исследования. Титановые изделия являются достаточно распространенными в биомедицинском применении, они широко используются в протезировании, ортопедии, для изготовления имплантов, хирургических инструментов, крепежных элементов.
Титан обладает рядом преимуществ. Это легкий, прочный и пластичный металл. Он имеет низкий коэффициент теплового расширения и высокую биосовместимость. Не вызывает аллергических реакций в организме, благодаря формированию на поверхности стабильной инертной оксидной пленки, она препятствует развитию патологических процессов на границе изделия и тканей. Титан способен быстро обтягиваться костномышечными тканями, не корродируя в организме. Структура ткани остаётся неизменной на протяжении всей жизни. Изделия из данного металла имеют коррозионную стойкость и выдерживают стерилизацию агрессивными химическими веществами при высоких температурах.
Несмотря на то, что рост числа операций с использованием изделий из титановых сплавов возрос, проблема развития перипротезных инфекционных осложнений до сих пор остается нерешенной. Один из методов покрытия титановых изделий - антибактериальное нанопокрытие, содержащее серебро 99,9 % чистоты. Такое покрытие показало надежное препятствие образования бактериальной биоплёнки на поверхности титанового имплантата и обеспечило высокую биосовместимость, но данный способ достаточно трудоёмок и требует высокоточного дорогостоящего оборудования. Перспективным является нанесение антибактериальных препаратов в комплексе с полимером на титановые изделия с целью снижения риска инфекционных осложнений.
Лекарственное покрытие обеспечивает доставку в область имплантации полимер-матрицу с заключенным в нее антибактериальным препаратом. Первый обеспечивает адресную доставку действующего вещества к предполагаемому очагу инфекции, второй - направлен на борьбу с возбудителями. Биодеградируемые полимеры (PGA, PLA и PLGA) способны поддерживать концентрацию на одном уровне в течение длительного времени (от нескольких недель до нескольких месяцев). Полимеры, в зависимости от своих свойств и происхождения, обладают продолжительным периодом деградации в организме, что позволяет регулировать сроки и скорость высвобождения препарата.
Объектом исследования выступает антибактериальное покрытие на титановых блоках, содержащее ванкомицин в качестве лекарственного препарата, и полимер в качестве матрицы. Предмет исследования - свойства антибактериального покрытия.
Цель работы - исследование свойств антибактериального покрытия имплантируемых медицинских изделий из титана in vitro и in vivo.
Для реализации этой цели поставлены следующие задачи:
• нанести антибактериальное покрытие на поверхность титановых блоков;
• оценить динамику высвобождения лекарственных препаратов из покрытия;
• оценить антибактериальное действие лекарственного покрытия;
• изучить наличие влияния имплантации экспериментальных образцов на гематологические параметры крови мелких лабораторных животных на разных сроках после операции.
Выпускная квалификационная работа написана на 51 листе, содержит 16 рисунков, 6 таблиц и список литературы на русском и английском языках из 42 источников.
Таким образом, в ходе выполнения бакалаврской работы были исследованы свойства антибактериального покрытия имплантируемых медицинских изделий из титана in vitro и in vivo: антибактериальное действия лекарственного покрытия титановых блоков, динамика высвобождения лекарственных препаратов из покрытия, влияние имплантации экспериментальных образцов на гематологические параметры крови мелких лабораторных животных.
Исходя из полученных результатов, можно сделать следующие выводы:
1. Подготовлены экспериментальные образцы антибактериального покрытия для изделий из титана для 4 опытных групп. В качестве матриц использовались PLGA (50:50), PLGA (65:35), PLGA (75:25) и PLGA (85:15), а в качестве лекарственного препарата - ванкомицин. Покрытие осуществлялось ультразвуковым напылением, содержание ванкомицина на титановых блоках составила 30±5 мкг на 1 мм2 поверхности;
2. Установлено, с помощью диско-диффузионого метода, что антибактериальное покрытие на титановые блоки позволяет обеспечить антибиотическую активность по отношению к тестовым культурам бактерий: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Enterococcus faecalis, применение полимера в качестве носителя не влияет на антибактериальный эффект;
3. Оценка сроков высвобождения антибактериального препарата по остаточному содержанию показала, что тип полимера и процентное содержание в нём сополимеров влияют на время выхода препарата. Наиболее интенсивное выход препарата наблюдается в первые сутки эксперимента с последующим снижением. Применение с соотношением сополимероб молочной и гликолевой кислот 50:50 в качестве матрицы для ванкомицина позволяет задержать препарат на поверхности титановых блоков на срок до 4 недель, ссоотношением 65:35 - до 5 недель, с соотношением 75:25 - до 6 недель, ссоотношением 85:15 - до 8 недель. Увеличение доли молочной кислоты в соотношении сополимеров приводит к замедлению деградации покрытия, что обеспечивает наиболее длительную задержку действующего вещества на поверхности титанового блока. При необходимости увеличения времени задержки лекарственного препарата на поверхности эндопротеза в качестве матрицы предпочтительнее всего использовать ПЛГА (85:15), так как увеличение концентрации полимера приводит к увеличению времени разрушения покрытия.
4. Были проведены исследования биосовместимости антибактериального покрытия титановых блоков в организме подопытных животных. Исследования велись по оценке гематологических показателей крови. Были представлены результаты анализов животных опытной группы, которым проводилась имплантация титановых блоков, имеющее антибактериальное покрытие и контрольной группы - блоки без покрытия. Статистически значимых различий между животными из опытных групп и контрольной группы не обнаружено ни на одном из сроков. Все изменения гематологических показателей крови животных свидетельствуют о неинфекционном воспалительном процессе неизбежным после хирургического вмешательства. Возвращение к пооперационным значениям показателей крови через 4 недели после операции говорит об успешном протекании регенеративных процессов. Данные анализов, полученные через 3 месяца после операции, находятся в пределах физиологической нормы, что говорит о биосовместимости покрытия и импланта.
1. Алексеев К.В., Грицкова И.А., Кедик С.А. Полимеры для фармацевтической технологии. М.: ЗАОИФТ. 2011. С. 508-511.
2. Белоусов Д. Ю., Белоусов Ю. Б., Селютин О. А., Филиппова О. В. Сравнительная характеристика препаратов ванкомицина, зарегистрированных в РФ. Качественная Клиническая Практика. 2009. №4. 3-12 с.
3. Бузолева Л.С., Пузь А.В., Синебрюхов С.Л., Гнеденков С.В., Ким А.В., Еськова А.И., Пономарева АЛ. Имплантат- ассоциированные инфекции, связанные с проблемой биопленкообразования // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 5. 333 с.
4. ГОСТ 19807-91 Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки. Общероссийский Классификатор Стандартов. 2012. Зс.
5. ГОСТ Р 53228-2008. Национальный стандарт Российской Федерации. Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания.2008. 133 с.
6. ГОСТ Р ИСО 10993-11-2009 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 11 Исследования общетоксического действия. Москва: Стандартинформ. 2009. 21с.
7. ГОСТ Р ИСО 10993-12-2011. Изделия медицинские оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 12. Приготовление проб и стандартные образцы. Москва. Стандартинформ.2014.15 с.
8. ГОСТ Р ИСО 10993-2-2009.Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть
2.Требования к обращению с животными. Москва.
Стандартинформ.2009. 11 с.
9. ГОСТ Р ИСО 10993-2-2011 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 2 Требования к обращению с животными. Москва: Стандартинформ. 2011. 12 с.
10. ГОСТ Р ИСО 10993-6-2011 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 6 Исследование местного действия после имплантации. Москва: Стандартинформ. 2011.19 с.
П.Казайкин В.Н., Пономарев В О., Вохминцев А.С., Вайнштейн И.А. Определение концентрации ванкомицина в витреальной полости для оптимизации лечения острых бактериальных послеоперационных эндофтальмитов // Практическая медицина. 2016. №2(94). Т.1. С. 85-89.
12. Корнилов И.И. Титан. Источники составы, свойства металлохимия и применение. М: Наука. 1975. 310 с.
13. Лакин Г.Ф. Биометрия: учебное пособие для вузов / М.: Высшая школа. 1990. 312 с.
14. Левченко Е. В., Чернышева И. Л. Производство биоразлагаемого полимера полилактида // Вестник молодёжной науки. 2016. №4 (6). С. 22-27.
15. Любченко О.Д., Кручинина А Д., Шатров А.Н. Кинетика деградации антипролиферативного полимерного покрытия стентов в условиях in vitro // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2015. С. 55- 61...42