Silné antibakteriální vlastnosti kovového povrchu modifikovaného nanotrubicemi titanu a nanostříbrem

Kód výsledku v 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>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/61989592:15310/19:73594263

Výsledek na webu

<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

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Silné antibakteriální vlastnosti kovového povrchu modifikovaného nanotrubicemi titanu a nanostříbrem

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

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

Popis výsledku anglicky

Nano-structuring and nano-silver have been extensively studied for improving the antibacterial ability of implants due to their powerful antibacterial activity; however, there is no clinical application as yet. The aim of the study was to determine the antibacterial, antiadhesive and cytotoxic features of Ti6AI4V modified with nano-texturing and silver nano-particles. The nanoparticles were applied on polished and nano-textured TÍ6AI4V using sonoreduction. The surface topography, roughness, friction coefficients, hardness and elastic modulus values for prepared top layers were established. The materials were tested for antibacterial and antiadhesion activity using reference bacterial strains (Staphylococcus epidermidis CCM 7221, Staphylococcus aureus MRSA 4591, Enterococcus faecalis CCM 4224, Escherichia coli CCM 3954) and their cytocompatibility. A strong antibacterial activity of samples treated with nano-texture and/or silver nanoparticles compared to all the tested bacterial strains at 24 hours was proven. This antibacterial activity was diminishing in relation to Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis at 48 and 72 hours but remained very effective against Staphylococcus epidermidis and Escherichia coli. We also demonstrated antibiofilm activity for samples treated with silver nanoparticles and nano-tubes in experiments lasting 24 and 72 hours. Our main findings are in agreement with those reported in recent literature. The implant surfaces treated with nano-texture in combination with silver nanoparticles exhibit strong antibacterial and antibiofilm characteristics. Despite there is conclusive evidence of strong antibacterial functioning, why these implant modifications have not been widely applied in clinical practice remains a question. While many obstacles including legislative procedures required for clinical implementation are more or less known, it should be clearly demonstrated that this surface modification does neither harm the patient nor interfere with the long-term survivorship of the implants before their wide-range clinical application. Surface modification of Ti6AI4V with nano-texturing and silver nanoparticles resulted in strong antibacterial and modest antibiofilm effects. Thus, our results confirmed the technological potential of nano-texturing and silver nanoparticles for the improvement of antibacterial properties of implants.

Druh

J_imp - Článek v periodiku v databázi Web of Science

CEP obor

—

OECD FORD obor

30211 - Orthopaedics

Projekt

<a href="/cs/project/NV15-27726A" target="_blank" >NV15-27726A: Antibakteriální úprava povrchu ortopedických implantátů na bázi nanotrubic a nanostříbra</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2019

Kód důvěrnosti údajů

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

Název periodika

Acta Chirurgiae Orthopaedicae et Traumatologiae Cechoslovaca

ISSN

0001-5415

e-ISSN

—

Svazek periodika

86

Číslo periodika v rámci svazku

2

Stát vydavatele periodika

CZ - Česká republika

Počet stran výsledku

8

Strana od-do

110-117

Kód UT WoS článku

000466619700003

EID výsledku v databázi Scopus

2-s2.0-85065804592