Нанонитрид бора заменит антибиотики для защиты от инфекций
Учёные НИТУ «МИСиС» представили антибактериальные нанопокрытия на основе нитрида бора, высокоэффективные против микробных патогенов (до 99,99%). Они могут стать безопасной альтернативой обычным антибиотикам в имплантологии, так как не имеют типичных негативных побочных эффектов. Результаты работы опубликованы в ACS Applied Materials & Interfaces.
Из-за значительного роста числа хирургических операций в мире учёные решают проблему микробных инфекций, вызванных имплантами. Она особенно серьёзна при ортопедических и стоматологических операциях. Сопутствующая лекарственная терапия воспалений вокруг имплантов часто приводит к побочным эффектам из-за свойств антибиотиков и требуемых высоких доз.
Группа учёных из НИТУ «МИСиС» предложила нестандартное решение, исследовав взаимодействие устойчивых к антибиотикам грамотрицательных бактерий Escherichia coli (E.coli) и наноплёнки из структурированной поверхности нитрида бора. Оказалось, что такое покрытие инактивирует 100% бактериальных клеток через 24 часа.
«Гексагональный нитрид бора обладает комплексом уникальных физико-химических и механических свойств. В результате экспериментов мы выяснили, что особая структура наночастиц нитрида бора обеспечивает бактерицидный эффект, сравнимый с антибиотиком: бактерии гибнут в результате прямого физического контакта с игольчатой поверхностью наноплёнки. При этом нет типичных для антибиотика побочных эффектов на ткани организма, а сам нитрид бора не вызывает цитотоксичности», — сообщила соавтор исследования Кристина Гудз.
Исследователи пошли дальше и заполнили микропоры тонкого покрытия из нитрида бора антибиотиком гентамицином. В результате был достигнут антибактериальный эффект за счёт полного высвобождения препарата за короткий начальный период. При этом его доза была на порядок меньше, чем при обычной инъекции.
«Принимая средний вес пациента 60 кг, его суточная доза антибиотика составляет примерно 180 мг; при площади импланта, скажем, 30 см2 и учитывая, что из исследуемого нанопокрытия в первый день высвобождается 55 мкг антибиотика, получается, что предлагаемый метод предполагает в 100 раз меньше антибиотика, чем при стандартной инъекции», — добавила Кристина Гудз.
По словам авторов разработки, нанесение на имплант антибактериальной плёнки на основе наночастиц нитрида бора может минимизировать риск бактериального заражения как за счёт физических свойств самой поверхности, так и, в случае модификации антибиотиком, локальной доставки минимального количества бактерицидного компонента без утяжеления импланта.
В настоящее время команда завершает in vitro исследования полученных покрытий, а также работает над оптимизацией метода нанесения для его будущего применения.