RU2632702C1 - Anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants from titanium and stainless steel - Google Patents
Anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants from titanium and stainless steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2632702C1 RU2632702C1 RU2016142536A RU2016142536A RU2632702C1 RU 2632702 C1 RU2632702 C1 RU 2632702C1 RU 2016142536 A RU2016142536 A RU 2016142536A RU 2016142536 A RU2016142536 A RU 2016142536A RU 2632702 C1 RU2632702 C1 RU 2632702C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- adhesive
- coating
- stainless steel
- orthopedic implants
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 230000000181 anti-adherent effect Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 title claims abstract description 41
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 claims abstract description 14
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims abstract description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- -1 argon ions Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 claims description 8
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 15
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 13
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 10
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 10
- 206010041925 Staphylococcal infections Diseases 0.000 description 10
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 10
- 208000015688 methicillin-resistant staphylococcus aureus infectious disease Diseases 0.000 description 10
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 10
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 8
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000011882 arthroplasty Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 5
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 2
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002682 general surgery Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- OGFYIDCVDSATDC-UHFFFAOYSA-N silver silver Chemical compound [Ag].[Ag] OGFYIDCVDSATDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/04—Metals or alloys
-
- 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
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/08—Carbon ; Graphite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K2121/00—Preparations for use in therapy
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии, ортопедии и общей хирургии, а именно к антиадгезивному антибактериальному покрытию для ортопедических, в том числе внутрикостных имплантатов для крупных и мелких суставов, а также элементов крепления позвоночника и длинных костей скелета пациента из титана и нержавеющей стали, 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 anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic, including intraosseous implants for large and small joints, as well as fastening elements of the spine and long bones of the patient’s skeleton made of titanium and stainless steel, and can be used in the surgical treatment of patients in trauma and orthopedic, surgical and other hospitals.
Известно многокомпонентное биоактивное нанокомпозиционное покрытие с антибактериальным эффектом для металлических, полимерных и природных костных имплантатов, предназначенных для замены поврежденных участков костной ткани, (см. патент РФ №2524654, МПК A61L 27/02, 27.07.2014 г.).A multicomponent bioactive nanocomposite coating with an antibacterial effect is known for metal, polymer and natural bone implants intended to replace damaged areas of bone tissue (see RF patent No. 2524654, IPC A61L 27/02, 07.27.2014).
Однако известное покрытие при своем использовании обладает следующими недостатками:However, the known coating in its use has the following disadvantages:
- не обеспечивает высокие антиадгезивные свойства подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата,- does not provide high anti-adhesive properties prepared for use with a metal orthopedic implant,
- не препятствует образованию бактериальной биопленки на поверхности металлического ортопедического имплантата,- does not prevent the formation of a bacterial biofilm on the surface of a metal orthopedic implant,
- не обеспечивает высокие антибактериальные свойства подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата,- does not provide high antibacterial properties of a metal orthopedic implant prepared for use,
- не обеспечивает высокую биологическую совместимость в различных физиологических средах организма пациента,- does not provide high biological compatibility in various physiological environments of the patient’s body,
- не обеспечивает надежную защиту поверхности имплантированного металлического ортопедического имплантата от возникновения процессов перипротезной инфекции.- does not provide reliable protection of the surface of the implanted metal orthopedic implant from the occurrence of periprosthetic infection processes.
Задачей изобретения является создание антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали.The objective of the invention is to provide a release antibacterial coating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel.
Техническим результатом является надежное обеспечение высоких антиадгезивных свойств подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата, надежное препятствие образованию бактериальной биопленки на поверхности металлического ортопедического имплантата, обеспечение высоких антибактериальных свойств подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата, надежное обеспечение высокой биосовместимости 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 the 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, high antibacterial properties of a metal orthopedic implant prepared for use, reliable ensuring high biocompatibility in various physiological environments of the patient’s body, as well as reliable protection the surface of the implanted metal orthopedic implant from the occurrence of periprosthetic infection processes.
Технический результат достигается тем, что предложено антиадгезивное антибактериальное покрытие для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали, характеризующееся тем, что на поверхность предварительно очищенных методом ионного травления ионами аргона используемых для имплантации ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали нанесено 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 поверхность 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 the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel, characterized in that on the surface previously cleaned by ion etching with argon ions used for implantation of orthopedic implants made of titanium and stainless steel, a two-component anti-adhesive antibiotic antibiotic is applied by plasma spraying thickness from 9 to 1180 nm, containing spherical nanogranules from okochistogo silver size 4.5-9.5 nm coated on their surface with a continuous protective carbon nano diamond type of tetrahedral ta-C thickness of 0.4-1.2 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 предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали, отличительными являются:Among the essential features characterizing the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel, the following are distinctive:
- нанесение на поверхность предварительно очищенных методом ионного травления ионами аргона используемых для имплантации ортопедических имплантатов 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 orthopedic implants 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 антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали показали его высокую эффективность. Антиадгезивное антибактериальное покрытие для металлических ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали при своем использовании надежно обеспечило высокие антиадгезивные свойства поверхности подготовленного к применению металлического ортопедического имплантата, обеспечило надежное препятствие образованию бактериальной биопленки на поверхности металлического ортопедического имплантата, 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 anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel showed its high efficiency. When used, the antibacterial antibacterial coating for metal orthopedic implants made of titanium and stainless steel reliably provided high anti-adhesive properties of the surface of the prepared metal orthopedic implant, provided a reliable obstacle to the formation of a bacterial biofilm on the surface of the metal orthopedic implant, and provided high antibacterial properties of the prepared metal implant orthopedic implant , hope on the provided 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.
Антиадгезивное антибактериальное нанопокрытие для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали, нанесенное плазменным напылением на поверхность подготовленного к имплантации металлического ортопедического имплантата, выполнено двухкомпонентным толщиной от 9 до 1180 нм и содержащим наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра размером 4,5-9,5 нм с нанесенным на их поверхность сплошным защитным углеродным нанопокрытием из тетраэдрического алмаза типа ta-C толщиной 0,4-1,2 нм, при этом использовано в качестве высокочистого серебра наногранул покрытия серебро не ниже 99,9% чистоты.The anti-adhesive antibacterial nanocoating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel, applied by plasma spraying to the surface of a metal orthopedic implant prepared for implantation, is made of two-component thickness from 9 to 1180 nm and containing spherical nanogranules of high-purity silver with a size of 4.5-9.5 nm s a continuous protective carbon nanocoating made of a ta-C type tetrahedral diamond with a thickness of 0.4-1.2 nm deposited on their surface, while being used as a high th nanogranul silver silver coating not lower than 99.9% purity.
Реализация предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов из титана и нержавеющей стали иллюстрируется следующими практическими примерами.The implementation of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants made of titanium and stainless steel is illustrated by the following practical examples.
Пример 1. На выполненные из титана марки ВТ1-0 три плоских образца нанесли предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие.Example 1. On made of titanium grade VT1-0 three flat samples applied the proposed anti-adhesive antibacterial coating.
При этом использовали предварительно очищенный 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 4,5 нм с нанесенным на их поверхности сплошным защитным углеродным нанопокрытием из тетраэдрического алмаза типа ta-C толщиной 1,0 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 4.5 nm with a continuous protective carbon nanocoat coating on their surface ta-C type diamond with a thickness of 1.0 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 ВТ1-0 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°С 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 inflicted 1 ml. 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 that meets the turbidity standard 0, 5 Mac 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 a temperature of 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 2. На выполненные из титана марки ВТ1-00 три плоских образца нанесли предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие.Example 2. Three flat samples made of VT1-00 grade titanium were applied with the proposed anti-adhesive antibacterial coating.
При этом использовали предварительно очищенный методом ионного травления ионами аргона образцы, на поверхность которых плазменным напылением нанесли двухкомпонентное антиадгезивное антибактериальное биосовместимое нанопокрытие толщиной 145 нм, содержащее наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра размером 6,5 нм с нанесенным на их поверхности сплошным защитным углеродным нанопокрытием из тетраэдрического алмаза типа ta-C толщиной 0,8 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 145 nm was deposited by plasma spraying, containing spherical nanogranules made of high-purity silver with a size of 6.5 nm with a continuous protective carbon nanocoat coating on their surface diamond type ta-C with a thickness of 0.8 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°С 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 inflicted 1 ml. 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 that meets the turbidity standard 0, 5 Mac 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 a temperature of 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 3. На выполненные из титана марки ВТ-6 три плоских образца нанесли предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие.Example 3. Three flat samples made of VT-6 grade titanium were applied with the proposed anti-adhesive antibacterial coating.
При этом использовали предварительно очищенный методом ионного травления ионами аргона образцы, на поверхность которых плазменным напылением нанесли двухкомпонентное антиадгезивное антибактериальное биосовместимое нанопокрытие толщиной 870 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 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 with a thickness of 870 nm, containing spherical nanogranules of high-purity silver with a size of 9.5 nm with a continuous protective carbon nanocompore 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 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 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°С в течение 24 час.Then, on the surface of the anti-adhesive antibacterial coating of each flat sample of titanium VT-6 brand in the laboratory of FSBI “CITO them. 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 a temperature of 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 4. На выполненные из титана марки ВТ-16 три плоских образца нанесли предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие.Example 4. Three flat samples made of VT-16 grade titanium were applied with the proposed anti-adhesive antibacterial coating.
При этом использовали предварительно очищенный методом ионного травления ионами аргона образцы, на поверхность которых плазменным напылением нанесли двухкомпонентное антиадгезивное антибактериальное биосовместимое нанопокрытие толщиной 460 нм, содержащее наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра размером 7,5 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 antibiotic antibacterial biocompatible nanocoating with a thickness of 460 nm was deposited by plasma spraying, containing spherical nanogranules made of high-purity silver with a size of 7.5 nm and a continuous protective carbon nanocompore coated 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-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°С 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 inflicted 1 ml. 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 that meets the turbidity standard 0, 5 Mac 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 a temperature of 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.
Пример 5. На выполненные из нержавеющей стали медицинского назначения три плоских образца нанесли предложенное антиадгезивное антибактериальное покрытие.Example 5. On made of stainless steel for medical purposes, three flat samples were applied to the proposed anti-adhesive antibacterial coating.
При этом использовали предварительно очищенный 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 made 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 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°С 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 a temperature of 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 сталиAs 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
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016142536A RU2632702C1 (en) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | Anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants from titanium and stainless steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016142536A RU2632702C1 (en) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | Anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants from titanium and stainless steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2632702C1 true RU2632702C1 (en) | 2017-10-09 |
Family
ID=60040889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016142536A RU2632702C1 (en) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | Anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants from titanium and stainless steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2632702C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2724277C1 (en) * | 2019-11-22 | 2020-06-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр БиоОртоТех" | Processing unit for applying nanocarbon coatings on surfaces of medical devices or parts thereof having antibacterial and biocompatible properties |
| RU2799364C1 (en) * | 2022-12-05 | 2023-07-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for obtaining an antibacterial coating on the surface of alloys based on titanium for medical purposes |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1006402A1 (en) * | 1981-06-02 | 1983-03-23 | Предприятие П/Я Г-4461 | Method for producing protective coating on surface of glass products |
| WO2012167886A1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-12-13 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Method for removing hard carbon layers |
| RU2524654C1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-07-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Multicomponent bioactive nanocomposite coating with antibacterial effect |
| RU2540924C2 (en) * | 2009-10-30 | 2015-02-10 | Этикон, Инк. | Absorbable polyethylene diglycolate copolymers to reduce microbial adhesion to medical devices and implants |
| RU2557938C2 (en) * | 2009-06-02 | 2015-07-27 | Аап Имплантате Аг | Osteosynthesis with nanosilver |
-
2016
- 2016-10-28 RU RU2016142536A patent/RU2632702C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1006402A1 (en) * | 1981-06-02 | 1983-03-23 | Предприятие П/Я Г-4461 | Method for producing protective coating on surface of glass products |
| RU2557938C2 (en) * | 2009-06-02 | 2015-07-27 | Аап Имплантате Аг | Osteosynthesis with nanosilver |
| RU2540924C2 (en) * | 2009-10-30 | 2015-02-10 | Этикон, Инк. | Absorbable polyethylene diglycolate copolymers to reduce microbial adhesion to medical devices and implants |
| WO2012167886A1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-12-13 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Method for removing hard carbon layers |
| RU2524654C1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-07-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Multicomponent bioactive nanocomposite coating with antibacterial effect |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2724277C1 (en) * | 2019-11-22 | 2020-06-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр БиоОртоТех" | Processing unit for applying nanocarbon coatings on surfaces of medical devices or parts thereof having antibacterial and biocompatible properties |
| RU2799364C1 (en) * | 2022-12-05 | 2023-07-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for obtaining an antibacterial coating on the surface of alloys based on titanium 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 | |
| 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 | |
| US20130138223A1 (en) | Bioimplant | |
| US11577006B2 (en) | Bioimplant | |
| JP6289708B2 (en) | Biological implant | |
| RU2632761C1 (en) | Orthopedic implant from titanium and stainless steel with antiadhesive antibacterial coating | |
| US12144910B2 (en) | Methods of coating antimicrobial peptides on the biomaterial and the biomaterial coated thereby | |
| Bhattacharjee et al. | Titania (TiO 2) nanotube surfaces doped with zinc and strontium for improved cell compatibility | |
| RU2697855C1 (en) | Method of coating application on devices and instruments for osteosynthesis, orthopedic implants from metal | |
| RU2632702C1 (en) | Anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants from titanium and stainless steel | |
| CN113101414A (en) | Artificial joint prosthesis with anti-infection function | |
| RU2632706C1 (en) | Method for anti-adhesive antibacterial coating application on 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 | |
| RU2719475C1 (en) | Method of producing a bioactive coating with bactericidal properties on an implant of titanium | |
| Prosolov et al. | Antibacterial potential of Zn-and Cu-substituted hydroxyapatite-based coatings deposited by RF-magnetron sputtering | |
| Vladescu et al. | Nanomaterials for medical applications and their antimicrobial advantages | |
| RU2651837C1 (en) | Method of anti-adhesive, bio-compatible, and bacteriostatic coating on the basis of carbon application onto metallic, polymer and textile products of medical purpose | |
| RU202062U1 (en) | Intramedullary antimicrobial fixator | |
| RU202063U1 (en) | Intramedullary antimicrobial fixator | |
| RU2816023C1 (en) | Antibacterial coating on orthopaedic implant from titanium and alloys thereof and method for production thereof (embodiments) | |
| RU2651836C1 (en) | Method of anti-adhesive, bio-compatible, and bacteriostatic coating on the basis of carbon application for medical purpose products from material with thermomechanical shape memory | |
| Hargreaves et al. | The role of biofilm formation in percutaneous Kirschner-wire fixation of radial fractures | |
| RU2809240C1 (en) | Method for application of an anti-adhesive, biocompatible and bacteriostatic coating based on carbon on metal, polymer and textile products for medical purposes |
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 |