Strong Antibacterial Efficacy of Titanium Surfaces Modified by Nanotubes and Silver Nanoparticles

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989592%3A15110%2F19%3A73594263" target="_blank" >RIV/61989592:15110/19:73594263 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/61989592:15310/19:73594263

Result on the web

<a href="http://www.achot.cz/dwnld/achot_2019_2_110_117.pdf" target="_blank" >http://www.achot.cz/dwnld/achot_2019_2_110_117.pdf</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Silné antibakteriální vlastnosti kovového povrchu modifikovaného nanotrubicemi titanu a nanostříbrem

Original language description

Probíhají intenzivní studie nanostrukturování a nanostříbra zaměřené na zlepšení antibakteriálních charakteristik implantátů vzhledem k jejich silné antibakteriální aktivitě, nicméně zatím nedošlo ke klinické aplikaci. Cílem studie bylo určit antibakteriální, antiadhezivní a cytotoxické charakteristiky slitiny Ti6AI4V modifikované nanostrukturováním a nanočásticemi stříbra. Nanočástice jsme aplikovali na leštěnou a nanostrukturovanou slitinu Ti6AI4V za pomocí sonoredukce. Stanovili jsme topografii a drsnost povrchu, koeficienty tření, tvrdost a hodnoty elastického modulu pružnosti u připravených vrchních vrstevh. Materiály jsme testovali na antibakteriální a antiadhezivní aktivitu za použití referenčních bakteriálních kmenů (Staphylococcus epidermidis CCM 7221, Staphylococcus aureus MRSA 4591, Enterococcus faecalis CCM 4224, Escherichia coli CCM 3954) a jejich cytokompatibilitu. Prokázali jsme silnou antibakteriální aktivitu u vzorků s nanostrukturou a/nebo nanočásticemi stříbra ve srovnání se všemi testovanými bakteriálními kmeny v průběhu 24 hodin. Tato antibakteriální aktivita vůči Staphylococcus aureus a Enterococcus faecalis se po 48 a 72 hodinách zmenšovala, nicméně zůstala efektivní vůči Staphylococcus epidermidis a Escherichia coli. Také jsme demonstrovali zábranu tvorby biofilmu u vzorků s nanočásticemi stříbra a s nanotrubicemi, a to u pokusů trvajících 24 a 72 hodin. Naše hlavní zjištění odpovídají výsledkům uváděným v recentní literatuře. Povrchy implantátů upravených nanostrukturou v kombinaci s nanočásticemi stříbra vykazují silné antibakteriální a antibiofilmové charakteristiky. Přestože existuje přesvědčivý důkaz silného antibakteriálního působení, zůstává otázkou, proč se tyto modifikace implantátů zatím nedostaly do běžné klinické praxe. I když více méně známe mnoho překážek včetně legislativních postupů, které vyžaduje klinická implementace, mělo by se před širokou aplikací do klinické praxe jasně prokázat, že takové úpravy povrchů neškodí pacientům ani nezkracují dlouhodobé přežití implantátu. Úpravy povrchu slitiny Ti6AI4V pomocí nanostrukturování a nanočástic stříbra přinesly výrazné antibakteriální a mírné antibiofilmové vlastnosti. Naše výsledky tak potvrdily technologický potenciál nanostrukturování a nanočástic stříbra pro zlepšení antibakteriálních vlastností implantátů.

Czech name

Silné antibakteriální vlastnosti kovového povrchu modifikovaného nanotrubicemi titanu a nanostříbrem

Czech description

Probíhají intenzivní studie nanostrukturování a nanostříbra zaměřené na zlepšení antibakteriálních charakteristik implantátů vzhledem k jejich silné antibakteriální aktivitě, nicméně zatím nedošlo ke klinické aplikaci. Cílem studie bylo určit antibakteriální, antiadhezivní a cytotoxické charakteristiky slitiny Ti6AI4V modifikované nanostrukturováním a nanočásticemi stříbra. Nanočástice jsme aplikovali na leštěnou a nanostrukturovanou slitinu Ti6AI4V za pomocí sonoredukce. Stanovili jsme topografii a drsnost povrchu, koeficienty tření, tvrdost a hodnoty elastického modulu pružnosti u připravených vrchních vrstevh. Materiály jsme testovali na antibakteriální a antiadhezivní aktivitu za použití referenčních bakteriálních kmenů (Staphylococcus epidermidis CCM 7221, Staphylococcus aureus MRSA 4591, Enterococcus faecalis CCM 4224, Escherichia coli CCM 3954) a jejich cytokompatibilitu. Prokázali jsme silnou antibakteriální aktivitu u vzorků s nanostrukturou a/nebo nanočásticemi stříbra ve srovnání se všemi testovanými bakteriálními kmeny v průběhu 24 hodin. Tato antibakteriální aktivita vůči Staphylococcus aureus a Enterococcus faecalis se po 48 a 72 hodinách zmenšovala, nicméně zůstala efektivní vůči Staphylococcus epidermidis a Escherichia coli. Také jsme demonstrovali zábranu tvorby biofilmu u vzorků s nanočásticemi stříbra a s nanotrubicemi, a to u pokusů trvajících 24 a 72 hodin. Naše hlavní zjištění odpovídají výsledkům uváděným v recentní literatuře. Povrchy implantátů upravených nanostrukturou v kombinaci s nanočásticemi stříbra vykazují silné antibakteriální a antibiofilmové charakteristiky. Přestože existuje přesvědčivý důkaz silného antibakteriálního působení, zůstává otázkou, proč se tyto modifikace implantátů zatím nedostaly do běžné klinické praxe. I když více méně známe mnoho překážek včetně legislativních postupů, které vyžaduje klinická implementace, mělo by se před širokou aplikací do klinické praxe jasně prokázat, že takové úpravy povrchů neškodí pacientům ani nezkracují dlouhodobé přežití implantátu. Úpravy povrchu slitiny Ti6AI4V pomocí nanostrukturování a nanočástic stříbra přinesly výrazné antibakteriální a mírné antibiofilmové vlastnosti. Naše výsledky tak potvrdily technologický potenciál nanostrukturování a nanočástic stříbra pro zlepšení antibakteriálních vlastností implantátů.

Type

J_imp - Article in a specialist periodical, which is included in the Web of Science database

CEP classification

—

OECD FORD branch

30211 - Orthopaedics

Project

<a href="/en/project/NV15-27726A" target="_blank" >NV15-27726A: Technologies of nano-tubes and nano-silver for antibacterial surface treatment of orthopaedic implants</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2019

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Name of the periodical

Acta Chirurgiae Orthopaedicae et Traumatologiae Cechoslovaca

ISSN

0001-5415

e-ISSN

—

Volume of the periodical

86

Issue of the periodical within the volume

2

Country of publishing house

CZ - CZECH REPUBLIC

Number of pages

8

Pages from-to

110-117

UT code for WoS article

000466619700003

EID of the result in the Scopus database

2-s2.0-85065804592