Ученые установили, что редкоземельные металлы лантан и церий, часто добавляемые в костные имплантаты для повышения прочности и долговечности, привели к повреждению печени и почек у крыс. Элемент из этой же группы, иттрий, подобных эффектов не вызвал. Открытие поможет разработать безопасные составы имплантатов и избежать нежелательных последствий. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в журнале Materials.
Поиск совершенных материалов для имплантатов
Большинство медицинских имплантатов изготавливают из титана и его сплавов. Эти материалы прочны, долговечны, биосовместимы и не вызывают отторжения тканями. Однако со временем и они изнашиваются. Для улучшения характеристик в сплавы добавляют редкоземельные металлы 17 химических элементов, используемых от электроники до медицины. Такие добавки усиливают прочность имплантатов и продлевают срок их службы. До сих пор подобные примеси считались безопасными и их применение разрешено стандартами.
Экспериментальные методы исследования
Ученые из Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН (Москва) и Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова (Курган) обнаружили, что не все редкоземельные добавки безопасны для живых организмов. Исследование провели на 46 крысах. Животных разделили на четыре группы. Первой вживили титановый имплантат с добавкой иттрия, второй лантана, третьей церия. Четвертой группе (контрольной) поставили чистый титановый имплантат. В течение четырех недель ученые контролировали общее состояние крыс, их вес, температуру тела и местную температуру в зоне имплантата.
Наблюдения за состоянием крыс после операции
Общее состояние животных во всех группах не ухудшилось, их масса тела и общая температура остались в норме. Однако через неделю после операции у крыс с имплантатом из титана и иттрия местная температура в области операции снизилась примерно на 1.6 C. У животных с имплантатом с лантаном она повысилась приблизительно на 0.9-1.2 C. Еще через неделю температурные показатели у всех крыс нормализовались. Это говорит о более активной, но постепенно стихающей воспалительной реакции при введении имплантата с лантаном.
Результаты изучения анализов крови
Через три месяца после операции исследователи провели анализ крови крыс. У грызунов, которым вживили имплантаты с лантаном или церием (вторая и третья группы), выявлен повышенный уровень маркеров, указывающих на поражение печени и почек. Такого эффекта не наблюдалось у крыс с титановыми имплантатами с добавкой иттрия.
Перспективы для новых биосовместимых сплавов
Полученные данные указывают на то, что использование иттрия в составе титановых имплантатов вместо лантана или церия может позволить создать биосовместимые сплавы нового поколения. Они будут не только прочнее и долговечнее, но и безопаснее для пациентов.
Комментарий эксперта
Мы впервые на лабораторных животных показали, что микродобавки редкоземельных элементов в титановых сплавах, которые раньше считали безопасными, могут негативно влиять на внутренние органы млекопитающих, рассказывает Александр Анохин, руководитель международного проекта РФНДСТ (РоссияИндия), к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории новых технологий металлических и керамических материалов Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН. Это значит, что у пациентов с имплантатами из сплавов, содержащих церий или лантан, существует риск побочных эффектов после операций.
Мы используем файлы cookie для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая просмотр, вы соглашаетесь с их использованием. Подробнее в Политике конфиденциальности.
