Учёные WSU нашли необычное применение куркуме и имбирю для костных имплантов

Сочетание двух хорошо известных кухонных специй — куркумы и имбиря — может открыть новые возможности для повышения надёжности и безопасности костных имплантов. К такому выводу пришли исследователи из Университета штата Вашингтон.

Согласно результатам работы, экстракт на основе куркумы и имбиря способствует более прочному соединению импланта с костной тканью, одновременно уничтожая бактерии и уменьшая количество клеток, способных вызывать рак. Учёные считают, что такая технология может оказаться особенно полезной для пациентов с эндопротезами суставов и для больных раком костей. Результаты исследования были опубликованы в феврале в Journal of the American Ceramic Society.

На раннем этапе испытаний специалисты установили, что экстракт примерно вдвое усиливал срастание кости с имплантом в течение шести недель после операции. Кроме того, он уничтожал более 90 процентов бактерий на поверхности импланта и резко снижал число раковых клеток. В своей работе учёные опирались на традиционное использование куркумы и имбиря, которые на протяжении многих лет применяются в Китае и Индии как в пище, так и в лечебных целях, но адаптировали эти свойства к современным биомедицинским технологиям.

Один из авторов исследования, профессор Школы машиностроения и материаловедения WSU Сусмита Бозе, отметила, что эта разработка объединяет лучшее из природных средств и новейших медицинских решений. По её словам, ценность подхода как раз в том, что его основа берётся из продуктов питания, а применение связано с передовыми биомедицинскими устройствами.

Исследование стало продолжением предыдущих работ Сусмиты Бозе и профессора Амита Бандиопадхьяя, которые ранее изучали возможности 3D-печати при создании костных имплантов. Когда-то такой подход считался почти фантастическим, однако сегодня он уже широко используется в производстве имплантируемых конструкций.

В центре внимания учёных оказались проблемы, связанные с костными имплантами, на фоне того, что около 7 миллионов американцев живут с металлическими протезами тазобедренных и коленных суставов. Как подчёркивается в исследовании, значительная часть таких имплантов требует повторного вмешательства, если они плохо срастаются с костью или со временем теряют прочность. Ещё одну серьёзную угрозу представляют инфекции на поверхности металлических конструкций, которые фиксируются почти в трети случаев неудачных имплантаций и крайне трудно поддаются лечению.

Как пояснила Бозе, инфекция нередко приводит к необходимости полного удаления импланта, а это, в свою очередь, создаёт серьёзные медицинские и финансовые проблемы для пациента.

Исследователи отдельно проверили действие экстракта на клетки остеосаркомы — одного из наиболее распространённых видов рака костей у детей и молодых людей. Учёные отмечают, что даже после операции, химиотерапии и установки имплантов часть злокачественных клеток может сохраняться.

Команда изучала, можно ли соединить экстракт имбиря и куркумина — активного вещества куркумы — с титановым покрытием, способным медленно высвобождать полезные компоненты. Эксперименты проводились как в лабораторных условиях, так и на животных: в одном из опытов имплант устанавливали в бедренную кость крысы.

Согласно полученным данным, экстракт способствовал более прочному соединению титанового импланта с костью, почти вдвое усиливая эффект срастания через шесть недель после операции. Также он уничтожил 92 процента бактерий на поверхности импланта и в 11 раз сократил количество раковых клеток вокруг места установки по сравнению с контрольной группой без обработки.

Профессор Амит Бандиопадхьяй подчеркнул, что задача создания идеального импланта многослойна: он должен помогать сопротивляться инфекции, улучшать срастание с костью и в целом повышать качество жизни пациента. По его словам, исследование показывает, что даже небольшие улучшения в конструкции и покрытии имплантов могут дать серьёзный положительный эффект для людей с протезами тазобедренных, коленных, позвоночных или плечевых суставов.

Бозе добавила, что противоинфекционные и противораковые свойства, выявленные в ходе работы, — лишь часть возможных преимуществ этих природных соединений. В исследовании также приводятся данные о том, что куркума и имбирь, употребляемые в пищу, обладают противовоспалительными и антиоксидантными свойствами.

По словам учёной, она убеждена, что такие натуральные лечебные соединения могут легко использоваться и как средство профилактики в повседневной жизни. Она подчеркнула, что куркумин обладает выраженным противовоспалительным действием, что особенно важно при потере костной ткани на фоне воспаления, тогда как имбирь может иметь противораковый эффект.

В числе соавторов исследования также названы Арджак Бхаттачарджи — выпускник аспирантуры WSU, ныне работающий доцентом в New Mexico Tech, Уджаян Маджумдар, также выпускник WSU, и почётный профессор ветеринарной медицины Уильям Дернелл.

Источник:KOMO NEWS