RU2632761C1 - Orthopedic implant from titanium and stainless steel with antiadhesive antibacterial coating - Google Patents
Orthopedic implant from titanium and stainless steel with antiadhesive antibacterial coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2632761C1 RU2632761C1 RU2016142537A RU2016142537A RU2632761C1 RU 2632761 C1 RU2632761 C1 RU 2632761C1 RU 2016142537 A RU2016142537 A RU 2016142537A RU 2016142537 A RU2016142537 A RU 2016142537A RU 2632761 C1 RU2632761 C1 RU 2632761C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- stainless steel
- orthopedic implant
- antiadhesive
- coating
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
- A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии, ортопедии и общей хирургии, а именно к ортопедическим имплантатам из титана и нержавеющей стали с антиадгезивным антибактериальным покрытием, в том числе внутрикостным имплантатам для крупных и мелких суставов, а также элементов крепления позвоночника и длинных костей скелета пациента, и может быть использовано при хирургическом лечении пациентов в условиях травматолого-ортопедических, хирургических и других стационаров.The invention relates to medicine, namely to traumatology, orthopedics and general surgery, namely to orthopedic implants made of titanium and stainless steel with anti-adhesive antibacterial coating, including intraosseous implants for large and small joints, as well as fastening elements of the spine and long bones the patient’s skeleton, and can be used in the surgical treatment of patients in traumatological and orthopedic, surgical and other hospitals.
Известны различные конструкции ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали, в том числе с покрытиями с антибактериальным эффектом (см. патент РФ №2582980, МПК А61В 17/74, 27.04.2016 г., патент РФ №2580978, МПК А61В 17/76, 10.04.2016 г., патент РФ №2361623, МПК A61L 27/06, 20.07.2009 г., патент РФ №2472532, МПК A61L 27/30, 20.01.2013 г.).There are various designs of orthopedic implants made of titanium and stainless steel, including those with coatings with an antibacterial effect (see RF patent No. 2582980, IPC A61B 17/74, 04/27/2016, RF patent No. 2580978, IPC A61B 17/76, 04/10/2016, RF patent No. 2361623, IPC A61L 27/06, 07/20/2009, RF patent No. 2472532, IPC A61L 27/30, 01/20/2013).
Однако известные ортопедические имплантаты при своем использовании обладают следующими недостатками:However, well-known orthopedic implants in their use have the following disadvantages:
- не обеспечивают высокие антиадгезивные свойства подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата,- do not provide high anti-adhesive properties prepared for use with a metal orthopedic implant,
- не препятствуют образованию бактериальной биопленки на поверхности металлического ортопедического имплантата,- do not interfere with the formation of a bacterial biofilm on the surface of a metal orthopedic implant,
- не обеспечивают высокие антибактериальные свойства подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата,- do not provide high antibacterial properties of a metal orthopedic implant prepared for use,
- не обеспечивают высокую биологическую совместимость в различных физиологических средах организма пациента,- do not provide high biological compatibility in various physiological environments of the patient’s body,
- не обеспечивают надежную защиту поверхности имплантированного металлического ортопедического имплантата от возникновения процессов перипротезной инфекции.- do not provide reliable protection of the surface of the implanted metal orthopedic implant from the occurrence of periprosthetic infection processes.
Задачей изобретения является создание ортопедического имплантата из титана и нержавеющей стали с антиадгезивным антибактериальным покрытием.The objective of the invention is the creation of an orthopedic implant made of titanium and stainless steel with anti-adhesive antibacterial coating.
Техническим результатом является надежное обеспечение высоких антиадгезивных свойств подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата, надежное препятствие образованию бактериальной биопленки на поверхности металлического ортопедического имплантата в процессе его эксплуатации, обеспечение высоких антибактериальных свойств подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата, надежное обеспечение высокой биологической совместимости в различных физиологических средах организма пациента, а также обеспечение надежной защиты поверхности имплантированного металлического ортопедического имплантата от возникновения процессов перипротезной инфекции.The technical result is a reliable provision of high anti-adhesive properties of a metal orthopedic implant prepared for use, a reliable obstacle to the formation of a bacterial biofilm on the surface of a metal orthopedic implant during its operation, high antibacterial properties of a metal orthopedic implant prepared for use, reliable ensuring high biological compatibility in various physiological environments the body of the patient that, as well as providing reliable protection of the surface of the implanted metallic orthopedic implant from the processes of emergence of periprosthetic infection.
Технический результат достигается тем, что предложен ортопедический имплантат из титана и нержавеющей стали с антиадгезивным антимикробным покрытием, выполненный из титана и нержавеющей стали в виде внутрикостного имплантата для крупных и мелких суставов, а также в виде элементов крепления позвоночника и длинных костей скелета пациента, при этом на поверхность предварительно очищенного методом ионного травления ионами аргона ортопедического имплантата из титана и нержавеющей стали наносят плазменным напылением двухкомпонентное антиадгезивное антибактериальное биосовместимое нанопокрытие толщиной от 9 до 1180 нм, содержащее наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра размером 4,5-9,5 нм с нанесенным на их поверхности сплошным защитным углеродным нанопокрытием из тетраэдрического алмаза типа ta-C толщиной 0,4-1,2 нм. При этом в качестве высокочистого серебра наногранул покрытия используют серебро не ниже 99,9% чистоты.The technical result is achieved by the fact that an orthopedic implant of titanium and stainless steel with anti-adhesive antimicrobial coating is proposed, made of titanium and stainless steel in the form of an intraosseous implant for large and small joints, as well as in the form of fastening elements of the spine and long bones of the patient’s skeleton, while on the surface of an orthopedic implant made of titanium and stainless steel that has been previously purified by ion etching by argon ions, a two-component an tiadhesive antibacterial biocompatible nanocoating from 9 to 1180 nm thick, containing spherical nanogranules of high-purity silver with a size of 4.5-9.5 nm with a continuous protective carbon nanocoating made of ta-C type 0.4-1 thickness tetrahedral diamond deposited on their surface, 2 nm. At the same time, silver of at least 99.9% purity is used as high-purity silver nano-granules of the coating.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенный ортопедический имплантат из титана и нержавеющей стали с антиадгезивным антимикробным покрытием, отличительными являются:Among the essential features characterizing the proposed orthopedic implant made of titanium and stainless steel with anti-adhesive antimicrobial coating, the following are distinguishing:
- нанесение на поверхность предварительно очищенного методом ионного травления ионами аргона используемого для имплантации ортопедического имплантата из титана и нержавеющей стали плазменным напылением двухкомпонентного антиадгезивного антибактериального биосовместимого нанопокрытия толщиной от 9 до 1180 нм, содержащего наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра размером 4,5-9,5 нм с нанесенным на их поверхности сплошным защитным углеродным нанопокрытием из тетраэдрического алмаза типа ta-C толщиной 0,4-1,2 нм,- applying to the surface previously purified by ion etching by argon ions used for implantation of an orthopedic implant made of titanium and stainless steel by plasma spraying a two-component anti-adhesive antibacterial biocompatible nanocoating with a thickness of 9 to 1180 nm, containing spherical nanogranules made of high-purity silver with a size of 4.5–9.5 nm with a continuous protective carbon nanocoating made of ta-C type tetrahedral diamond 0.4-1.2 nm thick deposited on their surface,
- использование в качестве высокочистого серебра наногранул покрытия серебра не ниже 99,9% чистоты.- use as a high-purity silver nanogranules silver coatings of not less than 99.9% purity.
Экспериментальные исследования предложенного ортопедического имплантата из титана и нержавеющей стали с антиадгезивным антимикробным покрытием показали его высокую эффективность. Антиадгезивное антимикробное покрытие ортопедического имплантата из титана и нержавеющей стали при своем экспериментальном использовании надежно обеспечило высокие антиадгезивные свойства поверхности подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата, обеспечило надежное препятствие образованию бактериальной биопленки на поверхности металлического ортопедического имплантата в процессе его эксплуатации, обеспечило высокие антибактериальные свойства подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата, надежно обеспечило высокую биологическую совместимость в различных физиологических средах организма пациента, а также позволило достичь надежную защиту поверхности подготовленного к использованию для имплантации металлического ортопедического имплантата от возникновения процессов перипротезной инфекции.Experimental studies of the proposed orthopedic implant made of titanium and stainless steel with anti-adhesive antimicrobial coating showed its high efficiency. The experimental anti-microbial anti-microbial coating of an orthopedic implant made of titanium and stainless steel reliably provided high anti-adhesive properties of the surface of a metal orthopedic implant prepared for use, provided a reliable barrier to the formation of a bacterial biofilm on the surface of a metal orthopedic implant during its operation, and ensured high antibacterial properties of the prepared for use metal orthopedic Skogen implant reliably provide high biocompatibility in various physiological environments of the patient, as well as possible to achieve reliable protection of surface prepared for use for implantation of metallic orthopedic implant from the processes of emergence of periprosthetic infection.
Реализация предложенного ортопедического имплантата из титана и нержавеющей стали с антиадгезивным антимикробным покрытием иллюстрируется следующими практическими примерами.The implementation of the proposed orthopedic implant of titanium and stainless steel with anti-adhesive antimicrobial coating is illustrated by the following practical examples.
Пример 1. На поверхность трех плоских образцов из титана марки ВТ-6, используемого для изготовления ортопедических имплантатов, нанесли предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие.Example 1. On the surface of three flat samples of titanium VT-6 grade used for the manufacture of orthopedic implants, the proposed anti-adhesive antibacterial coating was applied.
При этом использовали предварительно очищенные методом ионного травления ионами аргона образцы, на поверхность которых плазменным напылением нанесли двухкомпонентное антиадгезивное антибактериальное биосовместимое нанопокрытие толщиной 9 нм, содержащее наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра размером 4,5 нм с нанесенным на их поверхности сплошным защитным углеродным нанопокрытием из тетраэдрического алмаза типа ta-C толщиной 0,4 нм. При этом в качестве высокочистого серебра наногранул покрытия использовали серебро не ниже 99,9% чистоты.In this case, samples preliminarily purified by ion etching by argon ions were used, on the surface of which a two-component anti-adhesive antibacterial biocompatible nanocoating with a thickness of 9 nm was deposited by plasma spraying, containing spherical nanogranules of high-purity silver with a size of 4.5 nm with a continuous protective carbon nanocoating on their surface ta-C type diamond 0.4 nm thick. At the same time, silver of not less than 99.9% purity was used as high-purity silver nano-granules of the coating.
Затем на поверхность антиадгезивного антибактериального покрытия каждого плоского образца из титана марки ВТ- 6 в лаборатории ФГБУ «ЦИТО им. Н.Н. Приорова нанесли по 1 мл физиологического раствора с тест-культурами микроорганизмов, выделенных от пациентов с инфекционными осложнениями после эндопротезирования крупных суставов и относящихся к виду Staphylococcus aureus MRS A, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa, в концентрациях, содержащих 107 клеток каждой тест-культуры, соответствующей стандарту мутности 0,5 Мак Фарланд. Нанесенные растворы каждой тест-культуры равномерно распределяли на поверхности одного образца, поверхность подсушили идентично способу определения антибиотикорезистентности микроорганизмов диско-диффузионным методом. Образцы инкубировали в термостате при температуре 36°C в течение 24 час.Then, on the surface of the anti-adhesive antibacterial coating of each flat sample of titanium grade VT-6 in the laboratory of FSBI “CITO them. N.N. Priorov was applied 1 ml of physiological saline with test cultures of microorganisms isolated from patients with infectious complications after arthroplasty of large joints and belonging to the species Staphylococcus aureus MRS A, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa, in concentrations containing 10 7 cells of each test culture complying with a turbidity standard of 0.5 Mack Farland. The applied solutions of each test culture were uniformly distributed on the surface of one sample, the surface was dried identically to the method for determining the antibiotic resistance of microorganisms by the disk diffusion method. Samples were incubated in an incubator at 36 ° C for 24 hours.
В результате электронного микроскопического исследования поверхности покрытия каждого образца после инкубирования были установлены высокие антиадгезивные свойства предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов. При этом установлено отсутствие на поверхности каждого из трех плоских образцов из титана марки ВТ-6 образования бактериальной биопленки штаммов Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa при отсутствии роста их колоний с одновременным их угнетением до единичных колоний или до их полного отсутствия, что свидетельствует о высокой эффективности предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали.As a result of electron microscopic examination of the coating surface of each sample after incubation, the high anti-adhesive properties of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants were established. In this case, the absence of the formation of a bacterial biofilm of the strains of Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa in the absence of growth of their colonies with their simultaneous suppression to single colonies or to their complete absence was found to be absent on the surface of each of three flat VT-6 titanium samples testifies to the high efficiency of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel.
Пример 2. На поверхность трех плоских образцов из нержавеющей стали медицинского назначения, используемой для изготовления ортопедических имплантатов, нанесли предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие.Example 2. On the surface of three flat samples of stainless steel for medical purposes used for the manufacture of orthopedic implants, the proposed anti-adhesive antibacterial coating was applied.
При этом использовали предварительно очищенные методом ионного травления ионами аргона образцы, на поверхность которых плазменным напылением нанесли двухкомпонентное антиадгезивное антибактериальное биосовместимое нанопокрытие толщиной 480 нм, содержащее наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра размером 9,5 нм с нанесенным на их поверхности сплошным защитным углеродным нанопокрытием из тетраэдрического алмаза типа ta-C толщиной 0,9 нм. При этом в качестве высокочистого серебра наногранул покрытия использовали серебро не ниже 99,9% чистоты.In this case, samples preliminarily purified by ion etching by argon ions were used, on the surface of which a two-component anti-adhesive antibacterial biocompatible nanocoating with a thickness of 480 nm was deposited by plasma spraying, containing spherical nanogranules of high-purity silver with a size of 9.5 nm with a continuous protective carbon nanocoat coated on their surface ta-C type diamond with a thickness of 0.9 nm. At the same time, silver of not less than 99.9% purity was used as high-purity silver nano-granules of the coating.
Затем на поверхность антиадгезивного антибактериального покрытия каждого плоского образца из нержавеющей стали медицинского назначения в лаборатории ФГБУ «ЦИТО им. Н.Н. Приорова нанесли по 1 мл физиологического раствора с тест-культурами микроорганизмов, выделенных от пациентов с инфекционными осложнениями после эндопротезирования крупных суставов и относящихся к виду Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa, в концентрациях, содержащих 107 клеток каждой тест-культуры, соответствующей стандарту мутности 0,5 Мак Фарланд. Нанесенные растворы каждой тест-культуры равномерно распределяли на поверхности одного образца, поверхность подсушили идентично способу определения антибиотикорезистентности микроорганизмов диско-диффузионным методом. Образцы инкубировали в термостате при температуре 36°C в течение 24 час.Then on the surface of the anti-adhesive antibacterial coating of each flat sample of stainless steel for medical purposes in the laboratory of FSBI “CITO named after N.N. Priorov was applied with 1 ml of physiological saline with test cultures of microorganisms isolated from patients with infectious complications after arthroplasty of large joints and belonging to the species Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa, in concentrations containing 10 7 cells of each test culture, turbidity standard 0.5 Mack Farland. The applied solutions of each test culture were uniformly distributed on the surface of one sample, the surface was dried identically to the method for determining the antibiotic resistance of microorganisms by the disk diffusion method. Samples were incubated in an incubator at 36 ° C for 24 hours.
В результате электронного микроскопического исследования поверхности покрытия каждого образца после инкубирования были установлены высокие антиадгезивные свойства предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов. При этом установлено отсутствие на поверхности каждого из трех плоских образцов из титана марки ВТ 1-0 образования бактериальной биопленки штаммов Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa при отсутствии роста их колоний с одновременным их угнетением до единичных колоний или до их полного отсутствия, что свидетельствует о высокой эффективности предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали.As a result of electron microscopic examination of the coating surface of each sample after incubation, the high anti-adhesive properties of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants were established. At the same time, the absence of the formation of a bacterial biofilm of the strains of Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa in the absence of growth of their colonies with their simultaneous suppression to single colonies or to their complete absence was found to be absent on the surface of each of three flat samples of titanium of grade VT 1-0 which indicates the high efficiency of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel.
Пример 3. На поверхность трех плоских образцов из титана марки ВТ1-0, используемого для изготовления ортопедических имплантатов, нанесли предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие.Example 3. On the surface of three flat samples of titanium grade VT1-0 used for the manufacture of orthopedic implants, the proposed anti-adhesive antibacterial coating was applied.
При этом использовали предварительно очищенные методом ионного травления ионами аргона образцы, на поверхность которых плазменным напылением нанесли двухкомпонентное антиадгезивное антибактериальное биосовместимое нанопокрытие толщиной 720 нм, содержащее наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра размером 6,0 нм с нанесенным на их поверхности сплошным защитным углеродным нанопокрытием из тетраэдрического алмаза типа ta-C толщиной 1,2 нм. При этом в качестве высокочистого серебра наногранул покрытия использовали серебро не ниже 99,9% чистоты.In this case, samples preliminarily purified by ion etching by argon ions were used, on the surface of which a two-component biocompatible biocompatible biocompatible nanocoating 720 nm thick was deposited by plasma spraying, which contained spherical nanogranules made of high-purity silver 6.0 nm in size with a continuous protective carbon nanocoat coated on their surface ta-C type diamond 1.2 nm thick. At the same time, silver of not less than 99.9% purity was used as high-purity silver nano-granules of the coating.
Затем на поверхность антиадгезивного антибактериального покрытия каждого плоского образца из титана марки ВТ1-0 в лаборатории ФГБУ «ЦИТО им. Н.Н. Приорова нанесли по 1 мл физиологического раствора с тест-культурами микроорганизмов, выделенных от пациентов с инфекционными осложнениями после эндопротезирования крупных суставов и относящихся к виду Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa, в концентрациях, содержащих 107 клеток каждой тест-культуры, соответствующей стандарту мутности 0,5 Мак Фарланд. Нанесенные растворы каждой тест-культуры равномерно распределяли на поверхности одного образца, поверхность подсушили идентично способу определения антибиотикорезистентности микроорганизмов диско-диффузионным методом. Образцы инкубировали в термостате при температуре 36°C в течение 24 час.Then, on the surface of the anti-adhesive antibacterial coating of each flat sample of titanium VT1-0 grade in the laboratory of FSBI “CITO named after N.N. Priorov was applied with 1 ml of physiological saline with test cultures of microorganisms isolated from patients with infectious complications after arthroplasty of large joints and belonging to the species Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa, in concentrations containing 10 7 cells of each test culture, turbidity standard 0.5 Mack Farland. The applied solutions of each test culture were uniformly distributed on the surface of one sample, the surface was dried identically to the method for determining the antibiotic resistance of microorganisms by the disk diffusion method. Samples were incubated in an incubator at 36 ° C for 24 hours.
В результате электронного микроскопического исследования поверхности покрытия каждого образца после инкубирования были установлены высокие антиадгезивные свойства предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов. При этом установлено отсутствие на поверхности каждого из трех плоских образцов из титана марки ВТ1-0 образования бактериальной биопленки штаммов Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa при отсутствии роста их колоний с одновременным их угнетением до единичных колоний или до их полного отсутствия, что свидетельствует о высокой эффективности предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали.As a result of electron microscopic examination of the coating surface of each sample after incubation, the high anti-adhesive properties of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants were established. In this case, the absence of the formation of a bacterial biofilm of the strains of Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa on the surface of each of three flat samples of VT1-0 grade titanium in the absence of growth of their colonies with their simultaneous suppression to single colonies or to their complete absence, which testifies to the high efficiency of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel.
Пример 4. На поверхность трех плоских образцов из титана марки ВТ1-00, используемого для изготовления ортопедических имплантатов, нанесли предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие.Example 4. On the surface of three flat samples of titanium grade VT1-00 used for the manufacture of orthopedic implants, the proposed anti-adhesive antibacterial coating was applied.
При этом использовали предварительно очищенные методом ионного травления ионами аргона образцы, на поверхность которых плазменным напылением нанесли двухкомпонентное антиадгезивное антибактериальное биосовместимое нанопокрытие толщиной 1180 нм, содержащее наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра размером 9,5 нм с нанесенным на их поверхности сплошным защитным углеродным нанопокрытием из тетра-эдрического алмаза типа ta-C толщиной 0,6 нм. При этом в качестве высокочистого серебра наногранул покрытия использовали серебро не ниже 99,9% чистоты.In this case, samples preliminarily purified by ion etching by argon ions were used, on the surface of which a two-component anti-adhesive antibacterial biocompatible nanocoating with a thickness of 1180 nm was applied by plasma spraying, containing spherical nanogranules made of high-purity silver with a size of 9.5 nm with a continuous protective carbon nanocoop coating on their surface -a ta-C type diamond with a thickness of 0.6 nm. At the same time, silver of not less than 99.9% purity was used as high-purity silver nano-granules of the coating.
Затем на поверхность антиадгезивного антибактериального покрытия каждого плоского образца из титана марки ВТ1-00 в лаборатории ФГБУ «ЦИТО им. Н.Н. Приорова нанесли по 1 мл физиологического раствора с тест-культурами микроорганизмов, выделенных от пациентов с инфекционными осложнениями после эндопротезирования крупных суставов и относящихся к виду Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa, в концентрациях, содержащих 107 клеток каждой тест-культуры, соответствующей стандарту мутности 0,5 Мак Фарланд. Нанесенные растворы каждой тест-культуры равномерно распределяли на поверхности одного образца, поверхность подсушили идентично способу определения антибиотикорезистентности микроорганизмов диско-диффузионным методом. Образцы инкубировали в термостате при температуре 36°C в течение 24 час.Then, on the surface of the anti-adhesive antibacterial coating of each flat sample of titanium VT1-00 grade in the laboratory of FSBI “CITO named after N.N. Priorov was applied with 1 ml of physiological saline with test cultures of microorganisms isolated from patients with infectious complications after arthroplasty of large joints and belonging to the species Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa, in concentrations containing 10 7 cells of each test culture, turbidity standard 0.5 Mack Farland. The applied solutions of each test culture were uniformly distributed on the surface of one sample, the surface was dried identically to the method for determining the antibiotic resistance of microorganisms by the disk diffusion method. Samples were incubated in an incubator at 36 ° C for 24 hours.
В результате электронного микроскопического исследования поверхности покрытия каждого образца после инкубирования были установлены высокие антиадгезивные свойства предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов. При этом установлено отсутствие на поверхности каждого из трех плоских образцов из титана марки ВТ1-00 образования бактериальной биопленки штаммов Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa при отсутствии роста их колоний с одновременным их угнетением до единичных колоний или до их полного отсутствия, что свидетельствует о высокой эффективности предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали.As a result of electron microscopic examination of the coating surface of each sample after incubation, the high anti-adhesive properties of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants were established. At the same time, the absence of the formation of a bacterial biofilm of the strains of Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa in the absence of growth of their colonies with their simultaneous suppression to single colonies or to their complete absence was found to be absent on the surface of each of three flat VT1-00 titanium samples testifies to the high efficiency of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel.
Пример 5. На поверхность трех плоских образцов из титана марки ВТ-16, используемого для изготовления ортопедических имплантатов, нанесли предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие.Example 5. On the surface of three flat samples of titanium grade VT-16, used for the manufacture of orthopedic implants, the proposed anti-adhesive antibacterial coating was applied.
При этом использовали предварительно очищенные методом ионного травления ионами аргона образцы, на поверхность которых плазменным напылением нанесли двухкомпонентное антиадгезивное антибактериальное биосовместимое нанопокрытие толщиной 980 нм, содержащее наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра размером 8,4 нм с нанесенным на их поверхности сплошным защитным углеродным нанопокрытием из тетра-эдрического алмаза типа ta-C толщиной 1,2 нм. При этом в качестве высокочистого серебра наногранул покрытия использовали серебро не ниже 99,9% чистоты.In this case, samples preliminarily purified by ion etching by argon ions were used, on the surface of which plasma spraying was applied to a two-component anti-adhesive antibacterial biocompatible nanocoating 980 nm thick containing spherical nanogranules made of high-purity silver with a size of 8.4 nm with a continuous protective carbon nanocoop coating on their surface ta-C type hedron diamond 1.2 nm thick. At the same time, silver of not less than 99.9% purity was used as high-purity silver nano-granules of the coating.
Затем на поверхность антиадгезивного антибактериального покрытия каждого плоского образца из титана марки ВТ-16 в лаборатории ФГБУ «ЦИТО им. Н.Н. Приорова нанесли по 1 мл физиологического раствора с тест-культурами микроорганизмов, выделенных от пациентов с инфекционными осложнениями после эндопротезирования крупных суставов и относящихся к виду Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa, в концентрациях, содержащих 107 клеток каждой тест-культуры, соответствующей стандарту мутности 0,5 Мак Фарланд. Нанесенные растворы каждой тест-культуры равномерно распределяли на поверхности одного образца, поверхность подсушили идентично способу определения антибиотикорезистентности микроорганизмов диско-диффузионным методом. Образцы инкубировали в термостате при температуре 36°C в течение 24 час.Then, on the surface of the anti-adhesive antibacterial coating of each flat sample of titanium VT-16 brand in the laboratory of FSBI “CITO named after N.N. Priorov was applied with 1 ml of physiological saline with test cultures of microorganisms isolated from patients with infectious complications after arthroplasty of large joints and belonging to the species Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa, in concentrations containing 10 7 cells of each test culture, turbidity standard 0.5 Mack Farland. The applied solutions of each test culture were uniformly distributed on the surface of one sample, the surface was dried identically to the method for determining the antibiotic resistance of microorganisms by the disk diffusion method. Samples were incubated in an incubator at 36 ° C for 24 hours.
В результате электронного микроскопического исследования поверхности покрытия каждого образца после инкубирования были установлены высокие антиадгезивные свойства предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов. При этом установлено отсутствие на поверхности каждого из трех плоских образцов из титана марки ВТ-16 образования бактериальной биопленки штаммов Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa при отсутствии роста их колоний с одновременным их угнетением до единичных колоний или до их полного отсутствия, что свидетельствует о высокой эффективности предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали.As a result of electron microscopic examination of the coating surface of each sample after incubation, the high anti-adhesive properties of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants were established. At the same time, the absence of the formation of a bacterial biofilm of the strains of Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa in the absence of growth of their colonies with their inhibition to single colonies or to their complete absence was found on the surface of each of three flat VT-16 titanium samples testifies to the high efficiency of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016142537A RU2632761C1 (en) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | Orthopedic implant from titanium and stainless steel with antiadhesive antibacterial coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016142537A RU2632761C1 (en) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | Orthopedic implant from titanium and stainless steel with antiadhesive antibacterial coating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2632761C1 true RU2632761C1 (en) | 2017-10-09 |
Family
ID=60040648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016142537A RU2632761C1 (en) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | Orthopedic implant from titanium and stainless steel with antiadhesive antibacterial coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2632761C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2679604C1 (en) * | 2018-10-25 | 2019-02-12 | Владимир Арамович Геворгян | Micro- and nano-textured bioinert surface creation method on implants from titanium and titanium alloys |
| RU2760453C1 (en) * | 2021-05-05 | 2021-11-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) | Method for forming a silver-containing biocompatible coating on titanium alloy implants |
| RU2809240C1 (en) * | 2023-04-05 | 2023-12-08 | Илья Алексеевич Завидовский | Method for application of an anti-adhesive, biocompatible and bacteriostatic coating based on carbon on metal, polymer and textile products for medical purposes |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2064291C1 (en) * | 1991-11-04 | 1996-07-27 | Клиническое научно-производственное объединение "Биотехника" | Osteosynthesis wire and method of its manufacture |
| DE102009023459A1 (en) * | 2009-06-02 | 2010-12-09 | Aap Biomaterials Gmbh | Osteosynthesis with nanosilver |
| US20100326835A1 (en) * | 2008-02-11 | 2010-12-30 | Stryker Trauma Gmbh | Antimicrobial provision of titanium and titanium alloys with silver |
| WO2011053562A2 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Ethicon, Inc. | Absorbable polyethylene diglycolate copolymers to reduce microbial adhesion to medical devices and implants |
| RU2469640C1 (en) * | 2011-10-18 | 2012-12-20 | Алексей Петрович Решетников | Method for making and inserting dental structures |
| RU129803U1 (en) * | 2013-01-09 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | CYLINDRICAL OSTEO-INTEGRATED IMPLANT WITH BACTERICIDAL PROPERTIES |
| RU135251U1 (en) * | 2013-08-05 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Уральский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии имени В.Д. Чаклина" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "УНИИТО им. В.Д. Чаклина") Минздрава России | BAR FOR EXTREME COATED OSTEOSYNTHESIS |
-
2016
- 2016-10-28 RU RU2016142537A patent/RU2632761C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2064291C1 (en) * | 1991-11-04 | 1996-07-27 | Клиническое научно-производственное объединение "Биотехника" | Osteosynthesis wire and method of its manufacture |
| US20100326835A1 (en) * | 2008-02-11 | 2010-12-30 | Stryker Trauma Gmbh | Antimicrobial provision of titanium and titanium alloys with silver |
| DE102009023459A1 (en) * | 2009-06-02 | 2010-12-09 | Aap Biomaterials Gmbh | Osteosynthesis with nanosilver |
| WO2011053562A2 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Ethicon, Inc. | Absorbable polyethylene diglycolate copolymers to reduce microbial adhesion to medical devices and implants |
| RU2469640C1 (en) * | 2011-10-18 | 2012-12-20 | Алексей Петрович Решетников | Method for making and inserting dental structures |
| RU129803U1 (en) * | 2013-01-09 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | CYLINDRICAL OSTEO-INTEGRATED IMPLANT WITH BACTERICIDAL PROPERTIES |
| RU135251U1 (en) * | 2013-08-05 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Уральский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии имени В.Д. Чаклина" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "УНИИТО им. В.Д. Чаклина") Минздрава России | BAR FOR EXTREME COATED OSTEOSYNTHESIS |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| формула. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2679604C1 (en) * | 2018-10-25 | 2019-02-12 | Владимир Арамович Геворгян | Micro- and nano-textured bioinert surface creation method on implants from titanium and titanium alloys |
| RU2760453C1 (en) * | 2021-05-05 | 2021-11-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) | Method for forming a silver-containing biocompatible coating on titanium alloy implants |
| RU2809240C1 (en) * | 2023-04-05 | 2023-12-08 | Илья Алексеевич Завидовский | Method for application of an anti-adhesive, biocompatible and bacteriostatic coating based on carbon on metal, polymer and textile products for medical purposes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lei et al. | Antibacterial activities and biocompatibilities of Ti-Ag alloys prepared by spark plasma sintering and acid etching | |
| Geng et al. | Incorporation of silver and strontium in hydroxyapatite coating on titanium surface for enhanced antibacterial and biological properties | |
| DeVasConCellos et al. | Antimicrobial particulate silver coatings on stainless steel implants for fracture management | |
| Li et al. | Enhanced osseointegration and antibacterial action of zinc‐loaded titania‐nanotube‐coated titanium substrates: In vitro and in vivo studies | |
| Cordero et al. | Influence of metal implants on infection. An experimental study in rabbits | |
| Yue et al. | Simultaneous interaction of bacteria and tissue cells with photocatalytically activated, anodized titanium surfaces | |
| Ando et al. | Calcium phosphate coating containing silver shows high antibacterial activity and low cytotoxicity and inhibits bacterial adhesion | |
| Tsai et al. | Characterization and antibacterial performance of bioactive Ti–Zn–O coatings deposited on titanium implants | |
| Sarraf et al. | Silver oxide nanoparticles-decorated tantala nanotubes for enhanced antibacterial activity and osseointegration of Ti6Al4V | |
| Ma et al. | In vitro study on an antibacterial Ti–5Cu alloy for medical application | |
| Mahmoudi et al. | Antibacterial Ti–Cu implants: A critical review on mechanisms of action | |
| US20130138223A1 (en) | Bioimplant | |
| JP2008061897A (en) | Living body implant | |
| RU2632761C1 (en) | Orthopedic implant from titanium and stainless steel with antiadhesive antibacterial coating | |
| Sang et al. | The sulfonated polyetheretherketone with 3D structure modified by two bio-inspired methods shows osteogenic and antibacterial functions | |
| CN113101414A (en) | Artificial joint prosthesis with anti-infection function | |
| WO2013114947A1 (en) | Bioimplant | |
| Sang et al. | Sponge-inspired sulfonated polyetheretherketone loaded with polydopamine-protected osthole nanoparticles and berberine enhances osteogenic activity and prevents implant-related infections | |
| Ferraris et al. | Antibacterial inorganic coatings on metallic surfaces for temporary fixation devices | |
| RU2697855C1 (en) | Method of coating application on devices and instruments for osteosynthesis, orthopedic implants from metal | |
| Sevencan et al. | Silver ion doped hydroxyapatite-coated titanium pins prevent bacterial colonization | |
| RU2632702C1 (en) | Anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants from titanium and stainless steel | |
| RU2444376C1 (en) | Method for deposition of bioactive nano and microstructured calcium phosphate coating on titanium and alloy implants | |
| RU2632706C1 (en) | Method for anti-adhesive antibacterial coating application on orthopedic implants from titanium and stainless steel | |
| Tsou et al. | Anticorrosive, Antimicrobial, and Bioactive Titanium Dioxide Coating for Surface‐modified Purpose on Biomedical Material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20181026 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201029 |