Новости химической науки > От пчелиного улья до костного цемента

Взяв рабочую идею у медоносных пчел, исследователи из Южной Кореи нашли способ превратить вещество, которое пчелы используют для строительства своих гнезд, в новый прочный биоматериал, способный проявлять антимикробные свойства в течение длительного времени.

Полиметилметакрилат с добавками фенетилового эфира кофеиновой кислоты (слева) оказался более прочным, чем полиметилметакрилат с добавками гентамицина (справа). (Рисунок из Med. Chem. Commun., 2015, DOI: 10.1039/c4md00272e)

Костные цементы применяются в хирургии с 1940-х годов; они используются для заполнения пустых пространств между ортопедическими имплантами и костями. Наиболее часто применяются костные цементы на основе полиметилметакрилата. В последнее время для того, чтобы снизить риск развития опасных для здоровья человека инфекций, в полиметилметакрилат загружают антибиотики, например, гентамицин. Тем не менее, введение таких препаратов в цемент вызывает у многих специалистов опасения, связанные с тем, что пролонгированное воздействие гентамицина – потенциальный канцерогенный фактор, да и механические свойства полиметилметакрилата страдают при его смешении с таким типом антибиотика.

Для решения проблем прочности и потенциальной онкогенности исследователи из группы Джион Хо Чана (Jeong Ho Chang) из Корейского института технологии керамики разработали полиметилметакрилатовый костный цемент, содержащий фенетиловый эфир кофеиновой кислоты [ caffeic acid phenethyl ester (CAPE)]. Эфир CAPE представляет собой активный компонент пчелиного прополиса, смолообразной смеси, которую пчелы собирают для того, чтобы заделывать небольшие щели в своих гнездах. Предполагается, что эфир CAPE обладает противомикробным, противовоспалительным, антиоксидативным и противоопухолевым действием – в ряде стран это вещество разрешено для применения в качестве компонентов косметических препаратов и БАД, а также пищевых добавок.

Исследователям удалось продемонстрировать, что полиметилметакрилат с добавками фенетилового эфира кофеиновой кислоты не только подавляет рост Staphylococcus aureus, но и отличается большим пределом прочности при сжатии, чем полиметилметакрилат. Предполагается, что такое поразительное увеличение прочности связано с однородностью состава новой смеси, большей плотностью ее упаковки и более прочными межмолекулярными силами, реализующимися при взаимодействии полиметилметакрилата и эфира CAPE. Обычные костные цементы, содержащие антибиотики, напротив, неоднородны, и их предел прочности ниже, чем у чистого полиметилметакрилата. Однородность смеси полиметилметакрилата с добавками фенетилового эфира кофеиновой кислоты также может объяснить еще и то обстоятельство, что новый состав проявляет бактерицидные свойства в течение большего времени, чем существующие костные цементы, обеспечивая при этом более контролируемое высвобождение бактерицида.

Энтони Томсиа (Antoni Tomsia), эксперт по применению биоматериалов для лечения травм и заболеваний костной системы из Университета Калифорнии, предполагает, что применение противомикробных препаратов природного происхождения является хорошей идеей. Тем не менее, он подчеркивает, что помимо применения новых материалов нельзя забывать и про классические мероприятия, способствующие понижению риска развития инфекций, например, личная гигиена пациента и правильная подготовка его к операции.

Источник: Med. Chem. Commun., 2015, DOI: 10.1039/c4md00272e

метки статьи: #биохимия, #бытовая химия, #медицинская химия, #новые материалы, #химия полимеров