Попадание в гель: антимикробные имплантаты вылечат тяжелые раны
Российские ученые разработали инновационные имплантаты из криогеля, насыщенного антибиотиками. Новые материалы будут применяться для обеззараживания ран и воспалений. Изделия не токсичны, не прирастают к тканям и не позволяют повреждению неконтролируемо срастаться. Они изготовлены на основе поливинилового спирта, который допущен для создания медицинских и гигиенических препаратов. Эффективность имплантатов подтверждена в доклинических испытаниях. Специалисты отмечают востребованность материалов в качестве средства скорой помощи.
Помощник при ранениях
Новое средство для лечения инфицированных ран создали ученые из Института элементоорганических соединений (ИНЭОС) им. А.Н. Несмеянова РАН. Это временные имплантаты, созданные на основе криогелей — специальной субстанции, обладающей пористой структурой. Результаты исследований опубликованы в одном из рецензируемых международных журналов.
Разработанные материалы не токсичны, не прирастают к тканям и не позволяют ране неконтролируемо срастаться. Они изготовлены на основе поливинилового спирта, который допущен для создания медицинских и гигиенических препаратов.
Криогели получают путем замораживания и размораживания растворов полимеров (высокомолекулярных органических соединений) при умеренных отрицательных температурах. При охлаждении исходного раствора жидкость кристаллизуется, а полимер вытесняется в пространства между кристаллами. Когда растворитель оттаивает, то там, где были кристаллы, образуются связанные друг с другом поры. Получается полимерная матрица типа губки.
— В зависимости от исходных компонентов и термических режимов структура криогелей может быть разнообразной. Это определяет широкий диапазон применения криогелевых материалов, — объяснил «Известиям» заведующий лабораторией криохимии биополимеров ИНЭОС, профессор Владимир Лозинский.
В частности, криогели применяют при создании заменителей хрящевой ткани и кровеносных сосудов, дренажных кровоостанавливающих систем, подложек для культивирования клеток и многого другого.
Полезная губка
Благодаря своей пористой структуре, имплантаты внутри себя могут содержать действующее лекарственное вещество. В ране оно будет контролируемо высвобождаться и оказывать обеззараживающее действие. На этапе исследований специалисты применяли противомикробный препарат цефтриаксон и противогрибковый флуконазол. Биотестирование на животных продемонстрировало хорошую эффективность этих средств в составе криогеля.
— Наше средство позволяет воздействовать антибиотиком непосредственно на поврежденный участок. Это уменьшает необходимую дозу лекарства и снижает вредное воздействие на организм, — рассказал Владимир Лозинский.
По словам ученого, имплантаты полифункциональные и могут изготавливаться в разлагаемом и неразлагаемом виде. В первом случае они будут перевариваться ферментами организма и не требуют последующего извлечения.
Во втором случае имплантаты, кроме доставки в рану лекарственного вещества, будут также выполнять сорбирующую функцию, удаляя из раны гноеотделение.
— С технологической точки зрения также нужны разные формы наших изделий. Мы можем отливать пластинки, трубки, стержни и гильзы, а врачи применяют те, которые им подходят. При необходимости используемые материалы можно подрезать хирургическими ножницами, — уточнил Владимир Лозинский.
Хорошие результаты
В ИНЭОС отметили, что сейчас разработка имплантатов находится на этапе предклинических испытаний. Они запатентованы. Права на использование этих материалов принадлежат институту и Первому Московскому государственному медицинскому университету им. И.М. Сеченова.
Специалисты этого научного и учебно-образовательного учреждения также участвовали в их создании. В частности, под руководством специалиста по челюстно-лицевой хирургии профессора Астемира Шайхалиева имплантаты прошли проверку в условиях, приближенных к клиническим.
Владимир Лозинский рассказал, что опыты с испытанием имплантатов на животных показали хорошие результаты. Сейчас ученые сформировали их оперативный запас и при необходимости могут в сжатые сроки нарастить их количество для нужд медиков.
— Данные материалы подходят для имплантации как в крупные раны мягких тканей, так и при повреждении костей, — сказала «Известиям» заведующая кафедрой химии и технологии полимерных материалов и нанокомпозитов Российского государственного университета им. А.Н. Косыгина, профессор Наталья Кильдеева.
Она отметила, что кроме действия антибиотика, который обезвреживает рану, важно, что пористая структура имплантата в неразлагаемом варианте способна впитывать гной. Это снижает воспаление, предотвращает вторичное инфицирование и способствует скорейшему заживлению.
— Преимущество разработки ИНЭОС заключаются в постоянном мягком воздействии на инфицированную область, поскольку лекарственное вещество высвобождается постепенно, — прокомментировала заведующая кафедрой микробиологии Казанского федерального университета, профессор Ольга Ильинская. — Это контрастирует с шоком для организма, который вызывают инъекции или таблетки.
По мнению специалиста, имплантаты будут востребованы в травматологии, стоматологии и оперативной медицине. Особую пользу они могут принести в условиях, где нет возможности качественно обработать инфицированную рану. Например, вдали от пунктов оказания скорой помощи.
В настоящее время, отметил Владимир Лозинский, ученные готовы к началу испытаний на людях-добровольцах и поиску партнеров для запуска разработки в производство.
