Гибридные композиты на основе карбонат-фосфатов кальция и фибрина, насыщеные антибиотиком

Жидкофазным осаждением в присутствии цитратной плазмы (6–50 об.%) получены гибридные композиты на основе карбонат-фосфатов кальция и фибрина. Неорганическая составляющая композитов представлена аморфным карбонат-фосфатом кальция и аморфизированным карбонат-гидроксиапатитом (А-тип) с отношением Ca/P 1,71. После 15 суток выдерживания в модельном растворе SBF гибридные композиты обогащаются биомиметическим апатитом (до 8,8 мас.%) с сохранением отношения Ca/P 1,71. Фибриновые макромолекулы обеспечивают 2–частичное удаление CO₃^2- -ионов из структуры гибридных композитов и повышенную апатитообразующую способность в модельном растворе SBF. Гибридные композиты поглощают до 92 % ципрофлоксацина из водных растворов; сорбционная емкость достигает 0,126 ммоль/г. В течение 10 суток выдерживания в физиологическом растворе композиты высвобождают до 89 % антибиотика; константа скорости высвобождения ципрофлоксацина композитами составляет 0,021 ммоль/(г ∙ ч^0,25) против 0,051 ммоль/(г ∙ ч^0,10) для карбонат-фосфатов кальция.

1. Katz, J. S. Synthetic biomaterials / J. S. Katz, J. A. Burdick // Molecular, Cellular, and Tissue Engineering / eds.: J. D. Bronzino, D. R. Peterson. – CRC Press, 2018. – Chapter. 43.

2. Šupová, M. Substituted hydroxyapatites for biomedical applications: A review / M. Šupová // Ceramics International. – 2015. – Vol. 41, № 8. – P. 9203–9231. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.03.316

3. Carbonated hydroxyapatite as bone substitute / E. Landi, G. Celotti, G. Logroscino, A. Tampieri // Journal of the European Ceramic Society. – 2003. – Vol. 23, № 15. – P. 2931–2937. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(03)00304-2

4. Osteoblast activity on carbonated hydroxyapatite / A. Rupani, L. A. Hidalgo‐Bastida, F. Rutten [et al.] // Journal of Biomedical Materials Research Part A. – 2012. – Vol. 100, № 4. – P. 1089–1096. https://doi.org/10.1002/jbm.a.34037

5. Osteoblast and osteoclast responses to A/B type carbonate-substituted hydroxyapatite ceramics for bone regeneration / M. M. Germaini, R. Detsch, A. Grünewald [et al.] // Biomedical Materials. – 2017. – Vol. 12, №. 3. – P. 035008. https://doi.org/10.1088/1748-605X/aa69c3

6. Низкотемпературное формирование и идентификация двухфазных карбонат-фосфатов кальция / И. Е. Глазов, В. К. Крутько, О. Н. Мусская, А. И. Кулак // Журнал неорганической химии. – 2022. – Т. 67, № 11. – С. 1541–1553. https://doi.org/10.31857/S0044457X22600876

7. Жидкофазный синтез карбонат-гидроксиапатита / И. Е. Глазов, В. К. Крутько, О. Н. Мусская, А. И. Кулак // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хімічных навук. – 2019. – Vol. 55, № 4. – P. 391–399. https://doi.org/10.29235/15618331-2019-55-4-391-399

8. Effect of carbonated hydroxyapatite incorporated advanced platelet rich fibrin intrasulcular injection on the alkaline phosphatase level during orthodontic relapse / A. A. Alhasyimi, P. S. Pudyani, W. Asmara, I. D. Ana // AIP Conference Proceedings. – 2018. – Vol. 1933, № 1. – P. 030006. https://doi.org/10.1063/1.5023953

9. Biomimetic fabrication of fibrin/apatite composite material / R. Yoh, T. Matsumoto, J. Sasaki, T. Sohmura // Journal of Biomedical Materials Research Part A. – 2008. – Vol. 87, № 1. – P. 222–228. https://doi.org/10.1002/jbm.a.31777

10. Использование композиционных материалов на основе фибрина и гидрогеля гидроксиапатита в риносептопластике / Р. А. Власов, В. Ф. Мельник, Е. П. Меркулова [и др.] // Оториноларингология. Восточная Европа. – 2013. – № 3. – С. 29–32.

11. Urish, K. L. Staphylococcus aureus osteomyelitis: bone, bugs, and surgery / K. L. Urish, J. E. Cassat // Infection and Immunity. – 2020. – Vol. 88, № 7. – Art. 10.1128/iai.00932-19. https://doi.org/10.1128/iai.00932-19

12. The inflammatory response to bone infection–a review based on animal models and human patients / F. L. Lüthje, L. K. Jensen, H. E. Jensen, K. Skovgaard // Apmis. – 2020. – Vol. 128, № 4. – P. 275–286. https://doi.org/10.1111/apm.13027

13. ArcR contributes to tolerance to fluoroquinolone antibiotics by regulating katA in Staphylococcus aureus / T. Fu, Z. Fan, Y. Li [et al.] // Frontiers in Microbiology. – 2023. – Vol. 14. – P. 1106340. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1106340

14. Lara-Ochoa, S. Hydroxyapatite nanoparticles in drug delivery: physicochemistry and applications / S. Lara-Ochoa, W. OrtegaLara, C. E. Guerrero-Beltrán // Pharmaceutics. – 2021. – Vol. 13, № 10. – P. 1642. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13101642

15. Release of newer quinolones from acrylic bone cement and fibrin clots in vitro / K. Kanellakopoulou, S. Tsourvakas, P. Hatzigrigoris [et al.] // Drugs. – 1993. – Vol. 45, № 3. – P. 240–241. https://doi.org/10.2165/00003495-199300453-00073

16. Нанокомпозиты на основе апатитного трикальцийфосфата и аутофибрина / И. Е. Глазов, В. К. Крутько, Р. А. Власов [и др.] // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хімічных навук. – 2021. – Т. 57, № 4. – С. 413–423. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2021-57-4-413-423

17. Effect of platelet-poor plasma additive on the formation of biocompatible calcium phosphates / I. E. Glazov, V. K. Krut’ko, A. I. Kulak [et al.] // Materials Today Communications. – 2021. – Vol. 47, № 5. – P. 102224. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2021.102224

18. Dridi, A. Mechanism of apatite formation on a poorly crystallized calcium phosphate in a simulated body fluid (SBF) at 37 °C / A. Dridi, K. Z. Riahi, S. Somrani // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2021. – Vol. 156. – P. 110122. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2021.110122

19. Thai, T. Ciprofloxacin / T. Thai, B. H. Salisbury, P. M. Zito. – Florida: StatPearls Publ., 2023. – URL: https://www.ncbi.nlm. nih.gov/sites/books/NBK535454/ (date of access: 25.06.2025).

20. Development of pH-sensitive biomaterial-based nanocomposite for highly controlled drug release / B. K. Heragh, S. Javanshir, G. R. Mahdavinia, M. R. Naimi-Jamal // Results in Materials. – 2022. – Vol. 16. – P. 100324. https://doi.org/10.1016/j.rinma.2022.100324

21. Doebelin, N. Profex: a graphical user interface for the Rietveld refinement program BGMN / N. Doebelin, R. Kleeberg // Journal of Applied Crystallography. – 2015. – Vol. 48, № 5. – P. 1573–1580. https://doi.org/10.1107/S1600576715014685

22. Formation of the Hydroxyapatite-based Hybrid Materials in Presence of Platelet-Poor Plasma Additive / I. E. Glazov, V. K. Krut’ko, T. V. Safronova [et al.] // Biomimetics. – 2023. – № 8. – P. 297. https://doi.org/10.3390/biomimetics8030297

23. Стабилизация аморфного состояния карбонат-фосфатов кальция фосфат-ионами / И. Е. Глазов, В. К. Крутько, О. Н. Мусская, А. И. Кулак // Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2022. – Т. 66, № 5. – С. 501–508. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2022-66-5-501-508

24. Nzulumike, A. N. O. Fibrin Formation and Morphologies at Biomaterial Interfaces: PhD thesis / A. N. O. Nzulumike. – Kgs. Lyngby, 2022. – 178 p.

25. Complete Elimination of the Ciprofloxacin Antibiotic from Water by the Combination of Adsorption–Photocatalysis Process Using Natural Hydroxyapatite and TiO2 / S. Cheikh, A. Imessaoudene, J.-C. Bollinger [et al.] // Catalysts. – 2023. – Vol. 13, № 2. – P. 336. https://doi.org/10.3390/catal13020336

26. FTIR spectroscopy: A tool for quantitative analysis of ciprofloxacin in tablets / S. Pandey, P. Pandey, G. Tiwari [et al.] // Indian Journal of Pharmaceutical Sciences. – 2012. – Vol. 74, № 1. – P. 86. https://doi.org/10.4103/0250-474X.102551

27. Strategies to modify the drug release from pharmaceutical systems / ed. M. L. Bruschi. – Woodhead Publishing, 2015. – 198 p. https://doi.org/10.1016/C2014-0-02342-8

28. Release kinetics–concepts and applications / M. P. Paarakh, P. A. Jose, C. M. Setty, G. V. Peterchristoper // Journal of Pharmacy Research & Technology (IJPRT). – 2018. – Vol. 8, № 1. – P. 12–20. https://doi.org/10.31838/ijprt/08.01.02

29. Páez, P. L. Effect of the association of reduced glutathione and ciprofloxacin on the antimicrobial activity in Staphylococcus aureus / P. L. Páez, M. C. Becerra, I. Albesa // FEMS Microbiology Letters. – 2010. – Vol. 303, № 1. – P. 101–105. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2009.01867.x