Актуальность: Вместе с развитием медицины, а именно травматологии и хирургии, увеличивается и количество материалов, применяемых в медицинской практике, при этом особое место среди материалов занимают металлы. И нет ничего удивительного, что в наше время имплантология является одним из важнейших направлений медицины, науки, направленной на восстановление и реабилитацию функций организма человека [14]. Однако вместе с повышением частоты использования имплантатов в хирургической практике становится неизбежен и рост количества инфекционных заболеваний, связанных с распространением микроорганизмов на поверхности имплантата, а так же с образованием биоплёнок [10]. Самые различные методы предотвращения данных осложнений разрабатываются и используются на поверхности, как имплантатов, так и окружающих органов [7]. Осложняет лечение инфекции, связанной с имплантами, в том числе и то, что из-за широкого применения антибиотиков, повышается резистентность бактерий к последним. [13], [16]. Для решения данной проблемы поиск новых антибиотиков, применение альтернатив уже используемым антибиотикам, как и химическая модификация существующих препаратов и другие методы [5]. Одним из таких методов является использование наноматериалов, что является многообещающей альтернативой современным антибиотикам при лечении инфекций, вызванных возбудителями с множественной лекарственной устойчивостью [8], [15]. Благодаря определенным особенностям наноматериалов, их применение в медицине дает заметные преимущества, такие как элиминация бактерий, биоимиджинг и внутриклеточная доставка [7].
Следует отметить, что для достижения оптимального терапевтического эффекта необходимо наличие биосовместимости, которая определяет способность различных материалов интегрироваться в биологическую ткань, обеспечивая наиболее эффективное функционирование имплантата. [6].
Цель: Проанализировать результаты применения различных методов предотвращения биопленкообразования на поверхности имплантатов при оперативном лечении пациентов и сделать выводы о наиболее эффективном способе для дальнейшего использования в хирургической и травматологической практике.
Материалы и методы: В ходе исследования были рассмотрены публикации на тему имплантологии и нанопокрытий в рецензируемых журналах. Для поиска и рассмотрения статей были использованы такие электронные базы данных, как PUBMED.com, РИНЦ и научная электронная библиотека eLIBRARY.RU.
Результаты: Среди многочисленных материалов, используемых в хирургии и имплантологии в наше время, чаще всего называются ZnO, TiO2, SiO2, CuO, Au, Cu, MgO, а так же CaO, и Ag. Необходимо отметить, что при этом не все материалы имеют сходные антиинфекционные свойства. Так, у ZnO отмечается наибольший потенциал, в связи с тем, что он воздействует одновременно на несколько бактериальных путей, затрудняя развитие резистентности к ZnO [3]. Возросло в последние годы и значение серебра из-за широких возможностей применения и меньшей вероятности бактериальной резистентности. [1], [4]. Так же находится в работе разработка нового покрытия на основе наночастиц хитозана, нагруженного ципрофлоксацином, на титановом субстрате, способном высвобождать антибиотик in situ, для профилактики послеоперационных инфекций и предотвращения образования биоплёнок [12].
Кроме того, экспериментально было доказано влияние экзометаболитов B. bifidum на формирование биопленки, как госпитальными изолятами, так и музейными тест-штаммами микроорганизмов. В данном эксперименте экзометаболиты стабильно сдерживали формирование биопленки S.aureus через 24 и 96 часа экспозиции (p˂0,05). [2].
Часть авторов отмечают важность профилактики заболеваний, которые требуют комплексного подхода. Таким образом, особое место в этом вопросе посвящено не только непосредственному лечению, но и индивидуальной и групповой работе с пациентами групп риска и людьми пожилого возраста с целью формирования здоровых привычек, изменения образа жизни [9].
Выводы: На основании данных, полученных при анализе научно-исследовательских работ, могут быть сделаны выводы о сохранении высокой актуальности проблемы инфекционных осложнений при применении металлоконструкций в имплантологии, в том числе при использовании нанопокрытий в случае костной патологии. И хотя применение нанопокрытий является перспективным методом профилактики инфекционных осложнений, в связи с различными свойствами материалов требуются дальнейшие их исследования.
Список литературы
- Gallo J, Panacek A, Prucek R, Kriegova E, Hradilova S, Hobza M, Holinka M. Silver Nanocoating Technology in the Prevention of Prosthetic Joint Infection. Materials (Basel). 2016 May 5; 9(5):337. doi: 10.3390/ma9050337. PMID: 28773461; PMCID: PMC5503077.
- Марков, А. А. Экспериментальное обоснование применения экзометаболитов Bifidobacterium bifidum для предотвращения биопленкообразования на поверхности титановых имплантатов с пористым покрытием / А. А. Марков, Т. Х. Тимохина, Я. И. Паромова // Медицинская наука и образование Урала. – 2018. – Т. 19. – № 1(93). – С. 153-156.
- Hammad SM, El-Wassefy NA, Shamaa MS, Fathy A. Evaluation of zinc-oxide nanocoating on the characteristics and antibacterial behavior of nickel-titanium alloy. Dental Press J Orthod. 2020 Jul-Aug; 25(4):51-58. doi: 10.1590/2177-6709.25.4.051-058.oar. PMID: 32965387; PMCID: PMC7510495.
- Burdus, el, A.C.; Gherasim, O.; Grumezescu, A.M.; Mogoanta, L.; Ficai, A.; Andronescu, E. Biomedical applications of silver nanoparticles: An up-to-date overview. Nanomaterials 2018, 8, 681.
- Характеристика межмикробных взаимодействий грамположительной и грамотрицательной ассоциативной микробиоты на примере ассоциации Pseudomonas aeruginosa c Bifidobacterium bifidum и Staphylococcus aureus / В. В. Леонов, Л. В. Леонова, Т. Н. Соколова [и др.] // Медицинская наука и образование Урала. – 2016. – Т. 17. – № 2(86). – С. 91-94. – EDN WDEGWH.
- A. Tripathy, P. Sen, B. Su, W.H. Briscoe, Natural and bioinspired nanostructured bactericidal surfaces, Adv. Colloid Interface Sci. 248 (2017) 85–104.
- Modern models of endoprostheses and periprosthetic infection / S. A. Baimagambetov, A. S. Balgazarov, Z. K. Ramazanov [et al.] // Biomedical Research (India). – 2018. – Vol. 29. – No 11. – P. 2270-2273. – DOI 10.4066/biomedicalresearch.37-18-476.
- Ramos, A.P.; Cruz, M.A.E.; Tovani, C.B.; Ciancaglini, P. Biomedical applications of nanotechnology. Biophys. Rev. 2017, 9, 79–89. [CrossRef] [PubMed]
- Malyugina, O. A. The Practicability of the Application of Vitamin D in Combination with Vitamin K for the Improvement of Bone Tissue Metabolism / O. A. Malyugina, A. A. Markov // Systematic Reviews in Pharmacy. – 2020. – Vol. 11. – No 6. – P. 445-448. – DOI 10.31838/srp.2020.6.70.
- Ахтямов И. Ф., Кузьмин И. И. Ошибки и осложнения эндо- протезирования тазобедренного сустава: Руководство для врачей. Казань: Центр оперативной печати, 2006. 328 с.
- Марков, А. А. Экспериментальное обоснование дополнения биогенными элементами синтетического кальций-фосфатного минерального комплекса предназначенного для нанесения на титановые имплантаты / А. А. Марков // Медицинская наука и образование Урала. – 2018. – Т. 19. – № 3(95). – С. 75-78. – EDN VAQZXY.
- Mattioli-Belmonte M, Cometa S, Ferretti C, Iatta R, Trapani A, Ceci E, Falconi M, De Giglio E. Characterization and cytocompatibility of anantibiotic/chitosan/cyclodextrins nanocoating on titanium implants. Carbohydr Poly, 2014 sep 22; 110;173-82. Doi: 10.1016/j.carbpol.2014.03.097. Epub 2014 Apr 8. PMID: 24906744
- A. Tripathy, P. Sen, B. Su, W.H. Briscoe, Natural and bioinspired nanostructured bactericidal surfaces, Adv. Colloid Interface Sci. 248 (2017) 85–104.
- The impact of using antibiotic drugs in pediatric dentistry / H. Achmad, V. Sarina, D. O. Bokov [et al.] // International Journal of Pharmaceutical Research. – 2020. – Vol. 12. – No 4. – P. 2901-2910. – DOI 10.31838/ijpr/2020.12.04.400. – EDN FANJBA
- Свойства пробиотиков и применение в травматологической практике / А. А. Марков, Т. Х. Тимохина, К. Д. Белаш [и др.] // Медицинская наука и образование Урала. – 2018. – Т. 19. – № 4(96). – С. 195-198. – EDN VQLIMT.
- M. Ma, X. Liu, L. Tan, Z. Cui, X. Yang, Y. Liang, Z. Li, Y. Zheng, K.W.K. Yeung, S. Wu, Enhancing the antibacterial efficacy of low-dose gentamicin with 5 minute assistance of photothermy at 50 °C, Biomater. Sci. 7 (4) (2019) 1437–1447.