Биосовместимость и антибактериальная активность титана с высвобождением ионов стронция и серебра при высокой концентрации серебра

Введение

Хирургические инфекции в области имплантатов и их расшатывание остаются серьезными проблемами в клинической практике. Для их решения разработан новый титановый материал (Ti), модифицированный щелочной термообработкой, который высвобождает ионы стронция (Sr) и серебра (Ag) (CaSrAg-Ti).

Цель

Определить оптимальную концентрацию Ag в материале для достижения баланса между антибактериальной активностью и биосовместимостью.

Методы

Были подготовлены четыре варианта материала:

• Коммерчески чистый Ti (cp-Ti) – контрольная группа.
• CaSr1mMAg-Ti – с низкой концентрацией Ag (1 мМ).
• CaSr10mMAg-Ti – со средней концентрацией Ag (10 мМ).
• CaSr50mMAg-Ti – с высокой концентрацией Ag (50 мМ).

Проведены следующие исследования:

• Тест на высвобождение ионов в фетальной бычьей сыворотке.
• Антибактериальный анализ с использованием Staphylococcus aureus (метициллин-чувствительный) и Escherichia coli.
• In vivo эксперименты на крысах (модель подкожного кармана и имплантация в бедренную кость).
• Оценка биосовместимости и цитотоксичности на клетках MC3T3-E1.

Результаты

С увеличением концентрации Ag наблюдалось:

• Повышенное высвобождение ионов.
• Высокая антибактериальная активность у CaSr10mMAg-Ti и CaSr50mMAg-Ti (AAV >2 для CaSr50mMAg-Ti).
• Противовоспалительный эффект у CaSr50mMAg-Ti.

При этом CaSr10mMAg-Ti не показал стабильной антибактериальной активности in vivo. Оба материала (CaSr10mMAg-Ti и CaSr50mMAg-Ti) подавляли пролиферацию и дифференцировку клеток MC3T3-E1 in vitro, но демонстрировали хорошую биосовместимость in vivo.

Выводы

CaSr50mMAg-Ti с высокой концентрацией Ag (50 мМ) обладает выраженной антибактериальной активностью, сохраняет остеоинтеграционные свойства и является перспективным биоматериалом. Однако требуется дальнейшее изучение оптимального соотношения Sr и Ag для минимизации цитотоксичности.

Термины и сокращения

• Ti – титан.
• Sr – стронций.
• Ag – серебро.
• cp-Ti – коммерчески чистый титан.
• AAV – антибактериальная активность (antibacterial activity value).
• MC3T3-E1 – клеточная линия остеобластов мыши.