Kvapka gália vedie k stabilnejším bedrovým a kolenným implantátom
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 20. 8. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Zatiaľ čo titánové implantáty bedrového a kolenného kĺbu obnovujú mobilitu mnohých ľudí, stále podliehajú zlyhaniu. Nová zliatina by to mohla zmeniť jednoduchým pridaním kúska ohybného gália zabíjajúceho baktérie.
Bez ohľadu na to, či implantát nahrádza bedro alebo koleno, existuje zreteľná hranica, kde sa titánové zariadenie stretáva s prirodzeným kostným tkanivom pacienta. Ak baktérie kolonizujú povrch implantátu na tomto rozhraní, môže dôjsť k infekcii, ktorá v konečnom dôsledku spôsobí zlyhanie spojenia kosti a implantátu. Keď sa to stane, je potrebná druhá operácia.
Ďalší potenciálny problém pochádza zo skutočnosti, že typ titánu, ktorý sa najčastejšie používa na implantáty, Ti-6Al-4V, je tuhší ako kosť. To znamená, že implantát sa neohýba natoľko ako kosť, ku ktorej je pripevnený, čím sa napätie sústreďuje na rozhranie medzi nimi. Nielenže to môže časom spôsobiť zlyhanie spojenia, ale môže to byť aj zdrojom bolesti pre pacienta.
V snahe vyriešiť oba tieto problémy vedci z austrálskej Flindersovej univerzity nedávno pridali gálium (Ga) do Ti-6Al-4V. Nielenže je tento kov známy tým, že má antibakteriálne vlastnosti, ale je tiež pružnejší ako titán (Ti). Výskumníci však pridali len trochu gália. Jedna zo zliatin Ti/Ga vytvorila len 3 % hmotnosti gália, zatiaľ čo druhá len 5 %. Na účely štúdie mali vzorky formu malých tyčí, nie implantátov.
Pri vystavení baktériám Pseudomonas aeruginosa, ktoré často infikujú implantáty, sa zistilo, že dve nové zliatiny eradikujú 90 % (+/- 5 %) a 95 % (+/-3 %) mikróbov v priebehu šiestich hodín. Naproti tomu kontrolná vzorka titánu Ti-6Al-4V zabila iba 3 % (+/-2 %) mikróbov.
Dôležité je, že antibakteriálny účinok dvoch zliatin Ti/Ga pokračoval aj po počiatočnom šesťhodinovom „zabíjaní“ a počas 24-hodinového obdobia neboli pozorované žiadne škodlivé účinky na ľudské bunky. Navyše, keď boli zliatiny testované na pevnosť, verzia s 3 % Ga vykazovala Youngov modul, ktorý bol o 37 % nižší ako u Ti-6Al-4V, zatiaľ čo verzia s 5 % Ga bola o 44 % nižšia. Youngov modul je mierou toho, aké ľahké je ohýbať materiál.
To znamená, že tieto dve nové zliatiny nie sú slabé. Ich tvrdosť, čo je ich schopnosť odolávať povrchovej deformácii, je tesne za hranicou tvrdosti Ti-6Al-4V. Ďalší výskum by mohol zvýšiť ich tvrdosť.
„Zliatiny v tejto práci ukázali veľmi sľubné výsledky a sú súčasťou pokračujúceho úsilia o zlepšenie komponentov v ortopedických implantátoch,“ hovorí Dr. Reza Hashemi, ktorý viedol štúdiu spolu s absolventkou materiálového inžinierstva Rhiannou McHendrieovou. „V porovnaní s existujúcimi protézami, pridanie gália vytvára vynikajúci materiál s antibakteriálnymi vlastnosťami na zlepšenie výsledkov pacienta pri súčasnom znížení potenciálnej bolesti, zdravotných komplikácií a dlhodobého zlyhania implantátu.“
Článok o štúdii bol nedávno publikovaný v Journal of Functional Biomaterials.
