Новое нанопокрытие уничтожает бактерии и грибковые клетки
Исследователи разработали новое покрытие, уничтожающее супербактерии, которое можно наносить на повязки и имплантаты для предотвращения и лечения потенциально смертельных бактериальных и грибковых инфекций.
Это один из самых тонких антимикробных материалов, созданных на сегодняшний день. Он эффективен против широкого спектра устойчивых к лекарствам бактерий и грибковых клеток, не повреждая при этом клетки человека.
Устойчивость к антибиотикам — серьёзная глобальная угроза здоровью, вызывающая не менее 700 000 смертей в год. Без разработки новых методов лечения к 2050 году число смертей может вырасти до 10 миллионов в год, что эквивалентно $100 трлн расходов на здравоохранение.
Бремя грибковых инфекций менее известно, но они ежегодно убивают около 1,5 миллиона человек, и эта цифра растёт. Например, для госпитализированных пациентов с COVID-19 растущей угрозой стал обычный грибок Aspergillus, вызывающий смертельные вторичные инфекции.
Новое покрытие, созданное командой под руководством Университета RMIT, основано на ультратонком 2D-материале, который до сих пор в основном интересовал разработчиков электроники следующего поколения.
Исследования чёрного фосфора (BP) указывали на его антибактериальные и противогрибковые свойства, но его потенциал для клинического применения никогда не изучался систематически.
Новое исследование, опубликованное в журнале Американского химического общества Applied Materials & Interfaces, показывает, что BP эффективно убивает микробы в виде нанотонких слоёв на таких поверхностях, как титан и хлопок, используемые для изготовления имплантатов и повязок.
Со-руководитель исследования доктор Аарон Элбурн отметил, что обнаружение одного материала, способного предотвращать как бактериальные, так и грибковые инфекции, является значительным шагом вперёд.
«Эти патогены несут огромное бремя для здоровья, и по мере роста лекарственной устойчивости лечить такие инфекции становится всё сложнее. Нам нужно новое интеллектуальное оружие в войне с супербактериями, которое не усугубляет проблему устойчивости к противомикробным препаратам», — сказал Элбурн.
«Наше нанотонкое покрытие — это двойной убийца микробов, который работает, разрывая бактериальные и грибковые клетки на части. Микробам будет чрезвычайно сложно адаптироваться к такому летальному физическому воздействию — на естественную эволюцию новых защитных механизмов ушли бы миллионы лет».
Как работает нанотонкий убийца микробов
При разрушении BP окисляет поверхность бактериальных и грибковых клеток. Этот процесс, известный как клеточное окисление, в конечном итоге разрывает их.
В новом исследовании аспирант Зо Шоу проверила эффективность нанотонких слоёв BP против пяти распространённых штаммов бактерий, включая E. coli и устойчивый к лекарствам MRSA, а также пяти видов грибков, включая Candida auris.
Всего за два часа было уничтожено до 99% бактериальных и грибковых клеток.
Важно, что за это время BP также начал саморазрушаться и полностью распался в течение 24 часов. Это ключевая особенность, показывающая, что материал не будет накапливаться в организме.
Лабораторное исследование определило оптимальные уровни BP, которые оказывают смертельное антимикробное действие, оставляя клетки человека здоровыми и неповреждёнными.
Исследователи уже начали экспериментировать с различными составами для проверки эффективности на ряде медицински значимых поверхностей. Команда заинтересована в сотрудничестве с потенциальными промышленными партнёрами для дальнейшего развития технологии, на которую уже подана предварительная заявка на патент.