Синтез для инкапсуляции наночастиц улучшит антимикробные покрытия

Химики при поддержке Швейцарского национального научного фонда (SNSF) разработали одностадийный процесс синтеза для инкапсуляции наночастиц. Такие частицы могут улучшить антимикробное покрытие имплантатов.

Риск бактериальной инфекции после установки имплантата высок: осложнения затрагивают 2% искусственных тазобедренных суставов, 5-10% коленных суставов и до 50% операций по установке сердечных шунтов и стентов.

Исследовательская группа под руководством Катарины Фромм из Университета Фрибура разработала покрытие, которое непрерывно выделяет антимикробный агент — ионы серебра — в течение примерно трех месяцев. Оно проходит испытания in vivo.

Покрытие с пролонгированным действием

Для продления эффективности покрытия ученые работают над его вторым поколением, в котором наночастица серебра будет инкапсулирована в кремнезем (silica). Это повысит стабильность частицы, изолировав ее от среды, замедлит диффузию серебра и продлит действие покрытия. Кроме того, клетки переносят значительно больше инкапсулированных наночастиц серебра, чем "голых".

В рамках Национальной исследовательской программы "Умные материалы" (NRP 62) исследователи разработали одностадийный процесс синтеза для инкапсуляции наночастиц. Он позволяет контролировать пористость и размер кремнеземной оболочки относительно содержащейся в ней наночастицы. Под микроскопом структура напоминает наноразмерную погремушку.

Целевой релиз

Для дальнейшего улучшения покрытия ученые совместно с группой профессора Кристиана Бохе работают над бактериальными сенсорами, которые планируется присоединять к инкапсулированным наночастицам. При наличии такого сенсора серебро будет высвобождаться только в присутствии патогена. Такой целевой релиз еще больше продлит эффективность защиты и предотвратит ненужное попадание серебра в организм.

Разработанный метод синтеза позволяет создавать различные типы оболочек для разных наночастиц. Потенциал применения этих "нано-погремушек" значителен: контролируя пористость оболочки, можно управлять тем, какие молекулы могут приблизиться к наночастице. Это, в свою очередь, позволяет создать нанореактор для проведения химической реакции. Технология также может привести к новым конструкциям батарей, где каждая инкапсулированная наночастица будет выполнять роль электрода.