Tytan jest najbardziej biokompatybilnym materiałem wśród metali, dlatego jest chętnie wykorzystywany w medycynie i implantologii. Dzięki swoim unikatowym cechom, m.in. stosunkowi wytrzymałości do wagi, odporności na korozję oraz właściwości tribologiczne, jest najlepszym materiałem, jakim dysponujemy. Nie jest jednak idealny.
Czytaj też: Zęby odrastają: czy to koniec z drogimi implantami?
Zawsze, kiedy do organizmu wszczepia się ciało obce, niezależnie jakiego kształtu i wielkości, istnieje ryzyko, że zostanie skolonizowane przez bakterie. Wkrótce może się to zmienić, bo nowatorski implant chirurgiczny opracowany przez uczonych z Washington State University (WSU) jest w stanie zabić 87 proc. bakterii wywołujących zakażenia gronkowcem w testach laboratoryjnych. Szczegóły opisano w czasopiśmie International Journal of Extreme Manufacturing.
Ten stop tytanu może zdziałać cuda w medycynie
Niezwykły stop składa się głównie z tytanu, ale zawiera także 3 proc. miedzi i 10 proc. tantalu, który jest metalem odpornym na korozję. Kiedy na stopie osiadają bakterie, miedź zabija większość z nich, powodując pękanie ich błon komórkowych. Z kolei tantal pobudza wzrost sąsiedniej tkanki kostnej, co przyspiesza proces gojenia i skraca czas, w którym istnieje ryzyko infekcji.
Czytaj też: Ten implant dał mu dosłownie drugie życie. Choroba Parkinsowa w końcu pod kontrolą?
Nowy stop tytanu może pewnego dnia doprowadzić do lepszej kontroli infekcji podczas wielu powszechnych operacji, takich jak endoprotezoplastyka stawu biodrowego i kolanowego, które są wykonywane codziennie na całym świecie. Chociaż chirurdzy często podają pacjentom zapobiegawczo antybiotyki, kilka tygodni lub miesięcy po operacji może pojawić się zagrażająca życiu infekcja wtórna. Ok. 7 proc. przypadków wszczepienia implantu wymaga reoperacji, bo stworzony przez bakterie biofilm musi zostać mechanicznie usunięty.
Prof. Amit Bandyopadhyay z WSU mówi:
Infekcja to problem, na który nie mamy rozwiązania. W większości przypadków implant nie ma żadnej mocy obronnej przed infekcją. Musimy znaleźć rozwiązanie, w którym sam materiał, z którego wykonane jest urządzenie, zapewnia pewną wrodzoną odporność – coś więcej niż tylko kontrolę infekcji za pomocą leków. Dlaczego zatem nie zmienić samego materiału i uzyskać naturalną reakcję antybakteryjną?
Testy laboratoryjne na szczurach wykazały, że implanty wykonane z nowego stopu tytanu zabijają w kontakcie 87 proc. bakterii Staphylococcus aureus. Naukowcy spędzili trzy lata na kompleksowych badaniach implantu, oceniając jego właściwości mechaniczne, biologię i reakcję antybakteryjną zarówno w laboratorium, jak i na modelach zwierzęcych. Zbadali także jego zużycie, aby upewnić się, że jony metali z implantu nie zużywają się i nie przenoszą do pobliskich tkanek.
Teraz uczeni mają nadzieję poprawić wskaźnik śmiertelności bakterii do poziomu ponad 99 proc. bez pogarszania integracji tkanek. Chcą także mieć pewność, że materiały będą dobrze działać w rzeczywistych warunkach obciążenia, z których mogą korzystać pacjenci, np. podczas pieszych wędrówek po endoprotezoplastyce stawu kolanowego.