Редкоземельные металлы в имплантатах могут повредить печени и почкам - исследование
Эксперимент провели на 46 самцах крыс, которых разделили на четыре группы. Первой группе под кожу установили титановые имплантаты с добавлением иттрия, второй — с лантаном, третьей — с церием, а четвертой (контрольной) — имплантаты из чистого титана.
Источник: Елена Ермакова / ИМЕТ РАН. Термограмма области спины животного (крестиком отмечена непосредственно область введения имплантата; в левом верхнем углу значение температуры покровных тканей в этой области).
МОСКВА, 11 марта. /Новости науки/. Российские ученые выяснили, что редкоземельные металлы лантан и церий, которые добавляют в титановые сплавы для повышения прочности костных имплантатов, могут вызывать признаки повреждения печени и почек, при этом иттрий — другой редкоземельный элемент — подобных эффектов не показал, сообщает пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
«Мы впервые на лабораторных животных показали, что микродобавки редкоземельных элементов в титановых сплавах, которые раньше считали безопасными, могут негативно влиять на внутренние органы млекопитающих. Это значит, что у пациентов с имплантатами из таких сплавов, содержащих церий или лантан, есть вероятность проявления побочных эффектов после операций», — приводятся в сообщении слова руководителя международного проекта РНФ–DST (Россия–Индия) кандидата технических наук, старшего научного сотрудника лаборатории новых технологий металлических и керамических материалов ИМЕТ РАН.Александра Анохина,
Большинство имплантатов в ортопедии, травматологии, стоматологии и челюстно-лицевой хирургии делают из титана и его сплавов: они прочные, долговечные и обычно хорошо совместимы с тканями организма. Но со временем такие материалы изнашиваются, поэтому разработчики пытаются улучшать их свойства с помощью микродобавок.
Одной из таких добавок могут быть редкоземельные металлы — группа из 17 элементов, которые широко применяются в технике и медицине. Считалось, что в малых количествах такие добавки допустимы и безопасны, и их использование допускают действующие стандарты.
Однако специалисты Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН (Москва) совместно с Национальным медицинским исследовательским центром травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова (Курган) показали, что это верно не для всех элементов.
Эксперимент провели на 46 самцах крыс, которых разделили на четыре группы. Первой группе под кожу установили титановые имплантаты с добавлением иттрия, второй — с лантаном, третьей — с церием, а четвертой (контрольной) — имплантаты из чистого титана.
В течение четырех недель ученые наблюдали за общим состоянием животных, их массой, температурой тела, а также измеряли локальную температуру в зоне операции.
В целом у животных из всех групп не отмечалось ухудшения состояния: масса и общая температура тела почти не менялись. При этом в области установки имплантата через неделю после операции выявили различия: у крыс с титан-иттриевым имплантатом локальная температура снизилась на 1,6°C, а у животных с титан-лантановым имплантатом — наоборот повысилась на 0,9–1,2°C.
Еще через неделю температура у всех групп вернулась к норме. Авторы считают, что повышение температуры в зоне имплантата с лантаном указывает на более выраженную воспалительную реакцию, которая затем постепенно стихала.
Через три месяца после операции ученые исследовали кровь животных. У крыс с имплантатами, содержащими лантан и церий, повысился показатель, который указывает на поражение печени и почек. У животных с имплантатами на основе титана и иттрия такого эффекта не было.
По мнению авторов, результаты означают, что выбор редкоземельных добавок для титановых сплавов требует более строгой проверки.
Использование иттрия вместо лантана и церия может помочь создать новые титановые сплавы, которые будут не только более прочными и долговечными, но и более безопасными для организма.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Materials, сообщила пресс-служба РНФ.
«Мы впервые на лабораторных животных показали, что микродобавки редкоземельных элементов в титановых сплавах, которые раньше считали безопасными, могут негативно влиять на внутренние органы млекопитающих. Это значит, что у пациентов с имплантатами из таких сплавов, содержащих церий или лантан, есть вероятность проявления побочных эффектов после операций», — приводятся в сообщении слова руководителя международного проекта РНФ–DST (Россия–Индия) кандидата технических наук, старшего научного сотрудника лаборатории новых технологий металлических и керамических материалов ИМЕТ РАН.Александра Анохина,
Большинство имплантатов в ортопедии, травматологии, стоматологии и челюстно-лицевой хирургии делают из титана и его сплавов: они прочные, долговечные и обычно хорошо совместимы с тканями организма. Но со временем такие материалы изнашиваются, поэтому разработчики пытаются улучшать их свойства с помощью микродобавок.
Одной из таких добавок могут быть редкоземельные металлы — группа из 17 элементов, которые широко применяются в технике и медицине. Считалось, что в малых количествах такие добавки допустимы и безопасны, и их использование допускают действующие стандарты.
Однако специалисты Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН (Москва) совместно с Национальным медицинским исследовательским центром травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова (Курган) показали, что это верно не для всех элементов.
Эксперимент провели на 46 самцах крыс, которых разделили на четыре группы. Первой группе под кожу установили титановые имплантаты с добавлением иттрия, второй — с лантаном, третьей — с церием, а четвертой (контрольной) — имплантаты из чистого титана.
В течение четырех недель ученые наблюдали за общим состоянием животных, их массой, температурой тела, а также измеряли локальную температуру в зоне операции.
В целом у животных из всех групп не отмечалось ухудшения состояния: масса и общая температура тела почти не менялись. При этом в области установки имплантата через неделю после операции выявили различия: у крыс с титан-иттриевым имплантатом локальная температура снизилась на 1,6°C, а у животных с титан-лантановым имплантатом — наоборот повысилась на 0,9–1,2°C.
Еще через неделю температура у всех групп вернулась к норме. Авторы считают, что повышение температуры в зоне имплантата с лантаном указывает на более выраженную воспалительную реакцию, которая затем постепенно стихала.
Через три месяца после операции ученые исследовали кровь животных. У крыс с имплантатами, содержащими лантан и церий, повысился показатель, который указывает на поражение печени и почек. У животных с имплантатами на основе титана и иттрия такого эффекта не было.
По мнению авторов, результаты означают, что выбор редкоземельных добавок для титановых сплавов требует более строгой проверки.
Использование иттрия вместо лантана и церия может помочь создать новые титановые сплавы, которые будут не только более прочными и долговечными, но и более безопасными для организма.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Materials, сообщила пресс-служба РНФ.
