д.т.н., проф. Родионов
И.В., к.т.н., доц. Фомин А.А., студ. Фомина М.А.
Саратовский
государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Статья
подготовлена при финансовой поддержке гранта РФФИ «мол_а» №12-03-31033
Антисептические эффекты термически оксидированных чрескостных остеофиксаторов, поверхность которых модифицирована ионами меди и серебра
В последние годы потребность в
травматологических операциях животных
возрастает в связи с ростом числа случаев их
травматизма в больших городах, связанного со слабой резистентностью организма в
постоянно ухудшающихся условиях внешней среды, а также в случаях жестокого
обращения с ними. Переломы трубчатых
костей у животных и связанные с ними осложнения (остеомиелиты, расшатывание остеофиксаторов
при хирургическом вмешательстве, нагноение раневого канала, активизация вторичной
микрофлоры) являются одной из актуальных проблем в ветеринарной травматологии.
В настоящее время большое
внимание уделяется методу внешней фиксации при остеосинтезе фрагментов костей с
помощью стержневых остеофиксаторов.
Особенно перспективными
являются стальные остеофиксаторы с термооксидным биосовместимым покрытием,
формируемым в кислородосодержащих газовых средах и обладающим повышенными остеоинтеграционными свойствами [1].
Разработана
технология изготовления таких термооксидированных стержневых фиксаторов,
которая отличается простотой реализации и высокими технико-экономическими
показателями [2]. Известна методика электрохимического катодного внедрения бактерицидных
микрочастиц лантана, серебра и меди в поверхность термооксидного покрытия для
придания ей противомикробной активности с целью безопасного и ускоренного
приживления остеофиксаторов [3]. Однако представляется не до конца выясненным
вопрос о биофизикохимическом действии ионов меди и серебра в составе
оксидированных остеофиксаторов на представителей гноеродной микрофлоры,
вызывающих различные послеоперационные осложнения.
Исходя из этого целью
настоящей работы являлось изучение in vitro
антисептических свойств термооксидированных стальных остеофиксаторов, модифицированных
ионами меди и серебра, по способности задерживать рост микроорганизмов.
Опытные остеофиксаторы
представляли винтовые стержни из биотолерантной нержавеющей стали 12Х18Н9Т
(ГОСТ 5632-72). Стержни изготавливались путем токарной обработки и
подвергались пескоструйной обдувке поверхности для удаления загрязняющих слоев
и ее химической активации. Последующая термическая обработка проводилась в
лабораторной электропечи сопротивления с применением способа
воздушно-термического оксидирования при температуре 5000С и
продолжительности 0,5 ч [2]. После этого в поверхность опытных оксидированных
стержневых образцов были внедрены микрочастицы меди и серебра с использованием
метода катодного внедрения.
Химический состав катодно-модифицированных
воздушно-термических оксидных покрытий определялся на установке лазерного
эмиссионного микроспектрального анализа «Спектр-2000». Наличие меди и серебра
как элементов с бактерицидной активностью в составе термооксидного покрытия
было определено по спектральным линиям, характерным для этих химических
элементов. Причем на всех исследуемых
участках оксидного покрытия медь и серебро присутствовали примерно в одинаковых
микроколичествах.
Исследование бактерицидных свойств
остеофиксаторов проводили на клинических штаммах P. vulgaris, P. aeruginosa, E. coli, S. aureus, S. epidermidis, Haemophilus spp.,
выделенных от животных с гнойными процессами. Тест-штаммы засевали газоном на
соответствующие питательные среды: для культивирования P. vulgaris
и E. coli применяли среду Эндо, для P. aeruginosa, S. aureus, S. epidermidis – мясопептонный агар,
для Haemophilus spp. использовали кровяной
агар. Посевы подсушивали в течение нескольких минут, затем осторожно, соблюдая
правила асептики, на поверхности питательной среды размещали стерильные
термооксидированные остеофиксаторы с ионами серебра, меди и без них.
Дополнительно осуществляли контроль стерильности тестируемых остеофиксаторов.
Чашки инкубировали в термостате при температуре 37°С в течение 24 часов.
Результаты учитывали, измеряя линейкой величину зоны задержки роста
микроорганизмов вокруг остеофиксаторов.
В ходе экспериментальных исследований было
установлено, что наибольшей бактерицидной активностью обладали остеофиксаторы с
ионами серебра. Данные остеофиксаторы наиболее сильно угнетали рост гемофильных
палочек, протея и золотистого
стафилококка: при этом величина зоны задержки роста микроорганизмов вокруг
серебросодержащих термооксидированных остеофиксаторов соответственно составляла
18,7, 14,7 и 11,3 мм и в меньшей степени эпидермального стафилококка (9,7 мм) и
кишечной палочки (5,7 мм). Остеофиксаторы, модифицированные ионами меди,
оказывали бактериостатическое действие на золотистый и эпидермальный
стафилококки (величина зоны задержки роста 17,7 и 14,3 мм соответственно),
меньшее действие оказывали на кишечную палочку (7,3 мм).
В результате проведенных лабораторных
исследований были выявлены антисептические свойства термооксидированных
остеофиксаторов, модифицированных ионами меди и серебра, проявляющиеся в способности задерживать рост микроорганизмов
in vitro.
1. Родионов И.В., Бутовский К.Г., Анников В.В., Хапрова Т.С., Фролова О.Н.
Биоинтеграционные качества термооксидных покрытий чрескостных стержневых
металлофиксаторов при клинических испытаниях // Наукоемкие технологии. №8. Т.9,
2008. С. 57-66.
2. Родионов И.В. Термооксидные покрытия
остеофиксаторов из стали 12Х18Н9Т, полученные
воздушно-термическим оксидированием // Инженерная физика. №6, 2008. С. 56-64.
3. Журба Г.В.,
Родионов И.В., Серянов Ю.В. Исследование катодного внедрения лантана в
термооксидные покрытия остеофиксаторов из стали 12Х18Н9Т нестационарным гальваностатическим
методом // Известия вузов. Химия и химическая технология. Т.53. №1, 2010. С.
37-41.