Имплантаты с шипами
По данным Европейского центра профилактики и контроля заболеваний (ECDC), каждый год более четырех миллионов человек в Европе страдают от инфекционных осложнений медицинских процедур. Чаще всего они связаны с бактериями, которые поселяются на медицинских устройствах и имплантатах, таких как катетеры, протезы суставов, зубные имплантаты и другие. В тяжелых случаях врачи вынуждены удалить имплантаты.
Подобные инфекционные осложнения причиняют пациентам большие страдания, а система здравоохранения затрачивает огромные временные и материальные ресурсы. Кроме того, для лечения и профилактики таких инфекций применяются антибиотики – во-первых, это дорого, во-вторых, ускоряет развитие устойчивости к антибиотикам.
Исследователи Чалмерского технологического университета, Швеция, разработали антибактериальное покрытие, которое поможет уменьшить количество инфекционных осложнений и, следовательно, потребность в антибактериальных препаратах. Инновационное покрытие состоит из смеси полиэтиленовых и графитовых нанопластин и убивает до 99,99% бактерий, которые попадают на него.
Антибактериальный эффект
На имплантатах поселяются бактерии, которые перемещаются по организму с кровью и прочими жидкостями. Когда они попадают на подходящую поверхность, начинают размножаться и формировать биопленку.
Предыдущие исследования группы показали, что вертикальные шипы графена, помещенные на поверхность имплантата, могут образовывать защитное покрытие, делая невозможным прикрепление бактерий. Наношипы повреждают клеточную мембрану бактерий и убивают их. Но производство такого графенового покрытия является дорогим и достаточно сложным.
В новом исследовании группа добилась такого же антибактериального эффекта, используя относительно недорогие графитовые нанопластины, смешанные с универсальным полимером.
Безопасность
Нанопластинки на поверхности имплантатов не повреждают здоровые ткани. Дело в том, что клетки человеческих органов примерно в 25 раз больше, чем бактерии, поэтому при контакте они практически не страдают.
Безопасность и эффективность нанопокрытия помогут имплантатам гораздо дольше оставаться в организме, снижая потребность в операции по их замене.
Ориентация имеет значение
В исследовании ученые экспериментировали с различными концентрациями графита и полимерного материала. Композиция, содержащая примерно 15-20% графитовых наночастиц, имела наибольший антибактериальный эффект – при условии, что морфология имеет высокую организацию.
Решающим фактором является правильная ориентация и распределение наночастиц графита. Они должны быть очень точно расположены для достижения максимального эффекта.
Дальнейшие усилия исследователей будут сосредоточены на раскрытии потенциала антибактериальных поверхностей для конкретных биомедицинских применений.
Статья S.Pandit et al. Precontrolled Alignment of Graphite Nanoplatelets in Polymeric Composites Prevents Bacterial Attachment опубликована в журнале Small.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Chalmers: Graphite nanoplatelets prevent infections.