В России создали стабильные наночастицы биометаллов для медицины

Ученые СКФУ разработали способ создания наноразмерных силикатов биометаллов, стабилизированных незаменимой аминокислотой L-лизином. Эти частицы могут использоваться в имплантологии и в других областях медицины, а также в промышленности, пояснили специалисты. Результаты исследования представлены в Micromachines.

Наноразмерные силикаты биометаллов – это соли кремниевых кислот одно- и двухвалентных металлов (кальций, цинк, магний, кобальт, железо, марганец и другие), которые обладают высокой биологической активностью. Они могут служить источником незаменимых микроэлементов в биологически активных добавках и укреплять мышечные и костные ткани организма. Их можно использовать в имплантологии, в легкой промышленности и строительстве, а также при создании люминофоров и проводников.

Такой широкий спектр применения требует способов, которые бы обеспечивали производство сырья заданного качества в промышленных масштабах. Сегодня силикаты одно- и двухвалентных металлов получают химическими и физическими методами в присутствии катализаторов. Однако физический метод требует значительных энергозатрат при низком выходе готового продукта.

В свою очередь, многие химические методы не отличаются гибкостью получения силикатов двухвалентных металлов, в частности кобальта и цинка, «страдает» также чистота готового продукта.

Сотрудники кафедры физики и технологии наноструктур и материалов физико-технического факультета Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) разработали доступный способ получения наноразмерных силикатов биометаллов, стабилизированных незаменимой аминокислотой L-лизином. По словам авторов, аминокислота препятствует частицам вещества слипаться между собой, поэтому полученное новым способом сырье можно хранить длительное время.

1 июля, 08:00

Чтобы получить стабилизированные наноразмерные силикаты биометаллов, в стеклянном реакторе готовят раствор ацетата биометалла, силиката натрия и аминокислоты L-лизина. Полученную смесь перемешивают, затем воздействуют на нее ультразвуком. Обработанный гель троекратно отмывают дистиллированной водой в центрифуге. Отмытый гель высушивают при температуре 80°C в течение 12 часов. Изобретение позволяет получить сухой порошок однородной структуры без запаха и посторонних включений.«

"Разработанные силикаты биометаллов в наноразмерном состоянии обладают уникальными медицинскими свойствами, повышается их биологическая, антибактериальная, остеогенная и анионогенная активности, что положительно влияет на процесс заживления и восстановления костной ткани", – рассказала доцент кафедры физики и технологии наноструктур и материалов физико-технического факультета СКФУ Анастасия Блинова.

Она отметила, что в имплантологии для создания надежного биосовместимого покрытия имплантата важно использовать наноразмерные структуры, которые входят в состав костей человека. Один из таких компонентов – аминокислота L-лизин. Она участвует в укреплении костей и отвечает за адсорбцию кальция и других биометаллов, тем самым влияет на прочность тканей и помогает имплантату лучше прижиться в организме. Именно поэтому ученые остановили свой выбор на этом веществе.

«Себестоимость разработки гораздо ниже аналогов благодаря наноразмерам, рабочие концентрации используемых компонентов гораздо меньше обычных при той же эффективности. Разработкой уже заинтересовались стоматологические клиники, которые специализируются на имплантации зубов», – отметила Блинова.

Исследователи запатентовали новую технологию и сейчас изучают токсикологические характеристики наноразмерных силикатов биометаллов и их биосовместимость с организмом.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Совета по грантам президента Российской Федерации (проект СП-476.2022.4).