Российские учёные из НИТУ «МИСИС» совместно с коллегами из Государственного научного центра прикладной микробиологии и биотехнологии разработали антибактериальное покрытие для медицинских имплантатов на основе наночастиц нитрида бора, соединённых с наночастицами металлизированного серебра или оксида железа. Инновационное покрытие способно обеспечить практически полное уничтожение микробных и грибковых патогенов, рассказали RT в пресс-службе университета. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Surface Science. Работа выполнена в рамках проекта Российского научного фонда и программы «Приоритет 2030».
Учёные НИТУ «МИСИС» давно работают над созданием антибактериальных покрытий для имплантатов. В 2020 году RT сообщал о разработке покрытия, где основными бактерицидными агентами выступали наночастицы нитрида бора и антибиотики, которыми учёные насыщали микропоры бактерицидной плёнки. Технология позволяла добиться лечебного эффекта даже при пониженной в 100 раз по сравнению с обычными инъекциями дозировке антибиотика.
Однако разработчики решили создать бактерицидное покрытие на основе исключительно наночастиц металлов, без применения лекарственных антибиотиков.
Исследователи напоминают, что по мере увеличения количества хирургических операций в мире растёт и резистентность бактерий к антибиотикам. Кроме того, применение высоких доз антибиотиков для терапии воспалений вокруг имплантатов порой тяжело переносится пациентами.
Новое покрытие для имплантатов, разработанное российскими учёными, обладает бактерицидным действием за счёт тройного эффекта.
Наночастицы нитрида бора обладают уникальной сферической формой с игольчатой поверхностью, позволяющей повреждать и разрывать мембрану бактериальных клеток при физическом контакте с ними. Помимо этого, такие повреждения высвобождают ионы металлов — железа или серебра, а также приводят к образованию активных форм кислорода. Свободные радикалы активно повреждают стенки микроорганизмов, вызывая их гибель. В рамках опытов 100% исследованных бактериальных штаммов, а также грибок Candida parapsilosis погибли в течение суток в результате контакта с инновационным покрытием.
«Наши исследования показали, что при минимальной ингибирующей (подавляющей. — RT) концентрации наночастицы оксида железа (74 мкг/см²) эффективно подавляют рост грамотрицательных бактерий кишечной палочки, а также золотистого стафилококка и пневмококков уже в течение первых трёх часов. Покрытия с серебром в минимальной концентрации 12 мкг/с полностью инактивируют бактерии», — рассказала один из авторов исследования, сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСИС» Кристина Гудзь.
Исследователи уже провели эксперименты в лабораторных условиях и доказали, что новое покрытие нетоксично и безопасно для человека.
Специалисты планируют провести исследования на штаммах особо опасных вирусов и бактерий, в том числе на SARS-CoV-2. По словам учёных, в дальнейшем покрытия могут применяться не только для имплантатов — на их основе может быть создан перевязочный материал для травматологии и хирургии.