РАДИАЦИЯ И РИСК
Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра
c 1992 года

Опыт использования гамма-облучения для стерилизации композиционного материала «Углекон-МЯ», применяемого в медицине

DOI: 10.21870/0131-3878-2023-32-4-44-53

Южакова Е.В.1, Горовиц Э.С.1, Афанасьевская Е.В.1, Онискив В.Д.2

«Радиация и риск». 2023. Том 32. № 4, с.44-53

Сведения об авторах

Южакова Е.В. – доцент, к.м.н. Контакты: 614900, Пермь, ул. Петропавловская, 26. Тел. +79125927080; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

Горовиц Э.С. – зав. каф., д.м.н., проф.

Афанасьевская Е.В. – доцент, к.м.н. ПГМУ им. акад. Е.А. Вагнера.

Онискив В.Д. – доцент, к.т.н. ПНИПУ.

1 ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет им. академика Е.А. Вагнера» Минздрава России, Пермь
2 ФГАОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», Пермь

Аннотация

Углеродно-композиционный материал активно используется в медицине. В частности, имеется успешная практика его применения для замещения костных дефектов в ортопедии, травматологии, челюстно-лицевой хирургии. Между тем, ячеистая структура материала и наличие большого количества закрытых пор предъявляют определённые требования к процессу его обеззараживания. Радиационный метод стерилизации неорганических имплантатов, а также биотрансплантатов в последнее время получает всё большее распространение в медицине. Целью настоящего исследования являлась оценка эффективности различных доз облучения при стерилизации высокопористого углеродного материала «Углекон-МЯ». Двенадцать образцов-пластин, выполненных из «Углекон-МЯ», были контаминированы штаммами различных микроорганизмов и разделены на 4 партии, в зависимости от планируемой дозы облучения. Каждая партия подвергалась радиационному воздействию дозами 25, 50, 75 и 100 кГр соответственно. Контрольный образец облучению не подлежал. После проведения процедуры радиационного воздействия с каждого образца, в том числе контрольного, были осуществлены смывы и посевы на специальные жидкие питательные среды с последующей семидневной инкубацией и ежедневным высевом на плотные питательные среды. Все предложенные в исследовании дозы ионизирующего излучения обладали микробицидным эффектом, обеспечивая стерильность исследуемого материала. На контрольном образце микроорганизмы сохранили жизнеспособность. Экспериментальные данные по радиационной стерилизации углеродного материала представлены впервые. Установлено, что все исследованные дозы облучения, включая минимальную – 25 кГр, вызывают гибель не только вегетативных форм микроорганизмов (бактерий, грибов), но и спор. Сделан вывод о возможности применения радиационной стерилизации для высокопористого углеродно-композиционного материала.

Ключевые слова
углеродно-композиционный материал, имплантаты, радиационный метод стерилизации, микроорганизмы, биологический контроль стерилизации.

Список цитируемой литературы

1. Беляков М.В., Гусева В.Н., Мушкин А.Ю., Виноградова Т.И., Маничева О.А., Гордеев С.К. Использование многофункциональных углеродных имплантатов в хирургии воспалительных заболеваний позвоночника //Хирургия позвоночника. 2010. № 1. С. 57-61.

2. Баламетов С.Г. Замещение постреззекционных дефектов костей углеродными наноструктурными имплантатами (УНИ) при опухолевых и опухолеподобных заболеваниях скелета: автореф. дис. … канд. мед. наук. М., 2021. 19 с.

3. Денисов А.С., Скрябин В.Л., Повар Л.В. Эндопротезирование углеродным материалом при эссенциальном остеолизе //Вестник хирургии им. И.И. Грекова. 1994. Т. 152, № 5-6. C. 68-69.

4. Белокрылов А.Н. Хирургические аспекты замещения доброкачественных кистозных дефектов костной ткани в детском возрасте: дис. … канд. мед. наук. Пермь, 2017. 166 с.

5. Еловиков А.М. Пластика костных дефектов и полостей конструкциями из углерод-углеродного мате-риала «Углекон-М» при хирургических вмешательствах на околоносовых пазухах: автореф. дис. … канд. мед. наук. Пермь, 2003. 22 с.

6. Рапекта С.И. Пластика дефектов нижней челюсти углеродными имплантатами «Углекон-М»: автореф. дис. … канд. мед. наук. Пермь, 2008. 21 с.

7. Синани И.Л., Щурик А.Г, Осоргин Ю.К., Бушуев В.М. Углерод-углеродные материалы для ортопедии и травматологии //Российский журнал биомеханики. 2012. Т. 16, № 2. С. 74-82.

8. Асташина Н.Б., Рапекта С.И., Рогожников Г.И., Казаков С.В., Рогожников А.Г., Неменатов И.Г. Комплексный подход к лечению больных с дефектами нижней челюсти //Стоматология. 2012. Т. 91, № 5. С. 21-23.

9. Штраубе Г.И. Применение имплантатов из углерода в челюстно-лицевой хирургии (клинико-экспери-ментальное исследование): автореф. дис. … д-ра мед. наук. Пермь, 2001. 33 с.

10. Алимов А.С., Близнюк У.А., Борщеговская П.Ю., Варзарь С.М., Еланский С.Н., Ишханов Б.С., Литвинов Ю.Ю., Матвейчук И.В., Николаева А.А., Розанов В.В., Студенкин Ф.Р., Черняев А.П., Шведунов В.И., Юров Д.С. Применение пучков ускоренных электронов для радиационной обработки продуктов питания и биоматериалов //Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2017. Т. 81, № 6. С. 819-823.

11. Lerouge S., Simmons A. Sterilization of biomaterials and medical devices. Oxford: Woodhead Publishing Limited, 2012. 352 p.

12. Singh R., Singh D., Singh A. Radiation sterilization of tissue allografts: a review //World J. Radiol. 2016. V. 8, N 4. P. 355-369.

13. Розанов В.В., Матвейчук И.В. Современное состояние и перспективные инновационные направления развития способов стерилизации биоимплантатов //Альманах клинической медицины. 2019. Т. 47, № 7. С. 634-646.

14. Sharma А., Anup N., Tekade R.K. Achieving sterility in biomedical pharmaceutical products (part-II): radiation sterilization. In: The future of pharmaceutical product development and research. Cambridge, MA: Academic Press, 2020. P. 789-848.

15. Воробьев К.А., Божкова С.А., Тихилов Р.М., Черный А.Ж. Современные способы обработки и стерилизации аллогенных и костных тканей (обзор литературы) //Травматология и ортопедия России. 2017. Т. 23, № 3. С. 134-147.

16. Хакимуллин Ю.Н., Легаева К.В., Кузнецова Е.С., Травкина Е.С., Лисаневич М.С., Галимзянова Р.Ю. Влияние радиационной стерилизации на свойства нетканого материала, полученного по технологии спанлейс //Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, № 14. С. 150-153.

17. Кобялко В.О., Пименов Е.П. Действие радиации на микроорганизмы и чувствительность разных таксономических групп к облучению //Актуальные вопросы сельскохозяйственной радиобиологии: Труды ФГБНУ ВНИИРАЭ. Выпуск 2 /под ред. проф. С.А. Гераськина. Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2019. С. 119-130.

18. Laycock A., Regier L.W. The effect of gamma irradiation on the microbial spoilage pattern on fish in relation to initial quality //Preservation of fish by irradiation. Panel Proceedings Series. Vienna: IAEA, 1970. P. 13-25.

19. Harrel C.R., Djonov V., Fellabaum C., Volarevic V. Risks of using sterilization by gamma radiation: the other side of the coin //Int. J. Med. Sci. 2018. V. 15, N 3. P. 274-279.

20. Aquino K.A.S. Sterilization by gamma irradiation //Gamma Radiation. 2012. V. 9. P. 172-202. DOI: 10.5772/34901.

Полная версия статьи