АДГЕЗИЯ МИКРОБОВ К ОРТОПЕДИЧЕСКИМ ИМПЛАНТАТАМ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СВОЙСТВ ИХ ПОВЕРХНОСТИ

А.В. Карлов, И.А. Хлусов, В.А. Понтак

Центр ортопедии и медицинского материаловедения ТНЦ СО РАМН, Томск, Россия

Постимплантационные инфекционные осложнения остаются для травматологии и ортопедии значительной проблемой. При этом адгезия микробов к биоматериалам рассматривается как первый шаг в процессе контаминации [Klein e.a., 2000].. Химическая модификация поверхности имплантатов является одним из важных направлений для предотвращения прилипания микробных клеток [Gerdes e.a., 2000]. В настоящее время имплантаты с защитным керамическим покрытием, повышающим биосовместимость, получают все большее применение в биомедицинской практике [Karlov e.a.,1999; Moroni e.a.,2000]. Однако, в отличие от хорошо документированного прилипания микробов к различным металлам и сплавам, включая титан [Kovacs, Davidson,1996], мало известно о взаимодействии бактерий с керамическими покрытиями, нанесенными на титановую подложку по различным технологиям.

Эксперименты проводили на патогенном штамме 209 Staphylococcus аureus. На исследуемые диски из титана ВТ5-1 (диаметр 12 мм) наносили металлокерамическое (МК) (анодно-искровое), кальций-фосфатное керамическое (КФК) (шликерное) либо кальций-фосфатное (КФА), выполненное анодно-искровым способом в электролите, содержащем гидроксиапатит, как описано ранее [Карлов А.В. и др.,1999]. В качестве контроля служили непокрытые (самопассивированные) титановые имплантаты (Ti). Диски культивировали при 37оС во взвеси микробов в физиологическом растворе ( 1 х 109 микробных тел/мл, объем 5 мл) в течение 2 ч. После удаления имплантатов адгезию бактерий вычисляли непрямым фотоколориметрическим методом при длине волны 540 нм по уменьшению оптической плотности (D) микробной взвеси. В качестве контроля служила микробная взвесь без дисков. Определяли процентное и абсолютное (по калибровочной кривой) число прилипших к поверхности микробов. Поверхностную пористость, фазовый состав, соотношение Са/P и электропроводность покрытий изучали с применением световой и сканирующей электронной микроскопии, дифракции рентгеновских лучей (XRD) и микрорентгеноспектрального анализа (MRSA).

Исследование показало (табл.1), что в порядке убывания бактериальной адгезии имплантаты располагались следующим образом: КФК > КФА > Ti > МК (табл.1). Прилипание микробов к различным имплантатам оказалось мультифакторной величиной, зависящей от суммы свойств их поверхности, в частности от электропроводности и соотношения Са/P (по 3 совпадения с адгезией бактерий из 4-х возможных), от поверхностной пористости (2 совпадения из 4-х). Тем не менее, прилипание Staphylococcus аureus к поверхностям, обладающим высокой биосовместимостью, было незначительным и составляло 0,9-5,5 % от общей клеточности микробной взвеси. Это уступает величинам адгезии бактерий, варьирующим в пределах 5-25 % , к металлам и сплавам без барьерного слоя [Kovacs, Davidson,1996].

Полученные данные подтверждают высокую клиническую эффективность изделий с металлокерамическими и кальций-фосфатными покрытиями [Карлов А.В. и др.,2000] даже в условиях инфекции стержневого тракта [Moroni e.a., 2000].

Литература

1. Карлов А.В., Верещагин В.И., Шахов В.П. и др. // Гений ортопедии.-1999.- N 4.-P.28-33.
2. Карлов А.В., Сокулов И.В., Корошенко С.А., Хлусов И.А. // Новые технологии в медицине: научно-практическая конф. с международным участием, 19-21 сент.2000.- Курган,2000.-Ч.1.-С.121-122.
3. Gerdes G.A., LaBerge M., Barcfoot S. e.a. // 6th World Biomaterials Congress, 15-20 May 2000, Hawaii, USA.-2000.-P. 1535.
4. Karlov A.V., Shakhov V.P., Vereschagin V.I., Ignatov V.P. // Medical & Biological Engineering &Computing.-1999.-Vol.37.-Suppl.2.-Part I.-P.204-205.
5. Klein C.L., Koch F.P., Kirchner F.F. e.a. // 6th World Biomaterials Congress, 15-20 May 2000, Hawaii, USA.-2000.-P. 761.
6. Kovacs P., Davidson G.A. // Medical Applications of Titanium and its Alloys: The Material and Biological Issues.,1996.-P.163-178.
7. Moroni A., Faldini C., Vannini F. e.a. // Bioceramics 13, Bologna, Italy, 22-26 Nov 2000.- 2000.-P.1037-1042.