Бор, серебро и железо: российские учёные создали покрытие для медицинских имплантатов на основе наночастиц металлов

Российские учёные разработали антибактериальное покрытие для медицинских имплантатов на основе наночастиц нитрида бора, серебра и оксида железа. Конструкции с таким покрытием способны обеспечить практически полную защиту организма от микробных и вирусных заболеваний. Исследователи провели опыты в лабораторных условиях и выяснили, что покрытие не только обладает бактерицидными свойствами, но и безопасно для человека. Специалисты планируют создать на основе своей разработки перевязочный материал для хирургии и травматологии.

• Gettyimages.ru
• © Shannon Fagan

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.

• Соавтор исследования, сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы»
  НИТУ «МИСИС» Кристина Гудзь изучает образец полученного материала
• © Пресс-служба НИТУ «МИСиС»

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.

Источник