Современная медицина стремительно развивается, и технологии по-прежнему открывают новые горизонты в борьбе с инфекциями. Именно в этом направлении молодая команда ученых НИТУ «МИСиС» совершила настоящий прорыв — они разработали уникальные нанопленки на основе нитрида бора, способные эффективно противодействовать таким опасным патогенам, как Escherichia coli, и другим источникам бактериальных и грибковых инфекций. Эта работа имеет перспективу стать безопасной альтернативой традиционным антибиотикам, снижая риск развития побочных эффектов и увеличивая шансы на быстрое выздоровление пациентов с имплантатами.
Антибактериальные пленки нового поколения
Увеличивающееся количество хирургических операций, особенно в области ортопедии и стоматологии, ставит перед учеными сложную задачу по предотвращению инфицирования имплантатов. Обычно для борьбы с воспалениями вокруг медицинских конструкций применяют антибиотики, но высокие дозы и постоянное использование препаратов антибактериального ряда приводят к нежелательным реакциям. Альтернативой традиционным методам становится инновационное покрытие, разработанное при участии Кристины Гудзь, научного сотрудника лаборатории «Неорганические наноматериалы».
Основой такого покрытия выступает гексагональный нитрид бора, обладающий исключительными физико-химическими характеристиками. Специально структурированная поверхность нанопленки способна уничтожить до 99,99% патогенных микроорганизмов всего за одни сутки, а полностью соответствует требованиям биосовместимости.-Благодаря этому ни ткани организма, ни сам пациент не подвергаются риску возникновения побочных явлений, свойственных антибиотикам.
Эффективен против Escherichia coli
Наиболее впечатляющие результаты были достигнуты при испытаниях покрытия с грамотрицательными бактериями Escherichia coli, известными своей устойчивостью к лекарственным препаратам. После 24 часов контакта с нанопленкой на основе нитрида бора отмечалось разрушение практически всех бактериальных клеток. Данный механизм связан с особой игловидной структурой поверхности: бактерии разрушаются при физическом взаимодействии с острыми вершинами наночастиц. Таким образом, покрытие действует на микробы совершенно иначе, чем классические лекарства, и не вызывает цитотоксичности, сохраняя здоровье surrounding tissues.
Инновационная комбинация с гентамицином
Открытие на этом не остановилось: исследователи интегрировали в микропоры покрытия дополнительный антибактериальный компонент — гентамицин. Такой подход позволил добиться мгновенного локального высвобождения лекарства в минимальных концентрациях. Стоит отметить, что в первые сутки после установки покрытия из него выделяется всего 55 мкг антибиотика, что в сотни раз меньше стандартной суточной дозы препарата для пациента массой 60 кг (примерно 180 мг в сутки классическим способом введения).
Благодаря точечной доставке лекарства к очагу потенциального инфицирования появляется возможность сокращения количества используемых препаратов и, следовательно, риска для пациента. Более того, подобное покрытие не увеличивает массу имплантата, что особо важно для медицины будущего.
Преимущества метода и перспективы развития
Разработанные НИТУ «МИСиС» совместно с Кристиной Гудзь нанопленки на основе нитрида бора способны минимизировать вероятность появления бактериальных осложнений, полностью меняя подход к профилактике инфицирования медицинских изделий. Такой метод идеально подходит для модификации любых видов имплантатов и может применяться не только в ортопедии или стоматологии, но и в других областях хирургии, где требуется длительная защита от микробных атак.
Введение тонкослойного покрытия гарантирует двойную защиту: физическую, за счет разрушительных воздействий на бактерии, и химическую — путем локальной доставки малых доз традиционных антибиотиков при необходимости. В итоге пациенты получают современное, безопасное и высокоэффективное решение.
Ближайшие шаги и будущее исследование
В настоящее время команда уже успешно завершила лабораторные этапы испытаний созданных нанопленок in vitro и планирует дальнейшую работу по оптимизации методов нанесения покрытия на различные типы имплантатов. Ученые полны оптимизма и уверены, что их открытие имеет хорошие шансы изменить подход к борьбе с инфекциями при хирургических вмешательствах и откроет новые возможности для развития биомедицинских материалов.
Достижения коллектива НИТУ «МИСиС» и Кристины Гудзь свидетельствуют о потенциале российских ученых формировать будущее без страха перед инфекциями и дают надежду пациентам по всему миру на быстрое и безопасное восстановление.
Источник: scientificrussia.ru
