Наночастицы оксида цинка из солнцезащитного крема могут предотвращать инфекции медицинских имплантатов

Ингредиент солнцезащитного крема — оксид цинка — может стать эффективным антибактериальным покрытием для медицинских имплантатов, таких как кардиостимуляторы и искусственные суставы.

Исследователи из Мичиганского университета обнаружили, что покрытие из нанопирамидок оксида цинка нарушает рост метициллин-резистентного Staphylococcus aureus (MRSA), сокращая биоплёнку на обработанных материалах более чем на 95%. Около миллиона имплантированных медицинских устройств ежегодно инфицируются MRSA и другими видами бактерий.

Лечение таких инфекций либо требует длительного курса антибиотиков (что ведёт к резистентности и токсическим эффектам), либо хирургической замены имплантата.

Как работают нанопирамидки

  • Если наночастицы имеют форму пирамиды с шестиугольным основанием, они эффективно препятствуют ферменту бета-галактозидазе расщеплять лактозу на глюкозу и галактозу, которые бактерии используют в качестве топлива.
  • Ферменту для работы необходимо скручивающее движение. Учёные полагают, что нанопирамидки оксида цинка вставляются краем или вершиной в паз фермента, блокируя это движение и деактивируя весь фермент.

Экспериментальные результаты

Исследователи покрыли нанопирамидками образцы и протестировали их на четырёх видах бактерий: двух стафилококках (включая MRSA), одном виде, вызывающем пневмонию, и E. coli.

  • Через 24 часа количество жизнеспособных стафилококковых клеток на покрытых образцах было на 95% меньше, чем на непокрытых.
  • Пневмококк и E. coli оказались менее восприимчивы к наночастицам.

Почему стафилококк особенно уязвим?

У стафилококка, включая MRSA, клеточная стенка представляет собой матрицу из белков и сахаров. Учёные предполагают, что нанопирамидки связываются с ферментами, строящими клеточную стенку. Поскольку ферменты не могут поддерживать стенку, клетки разрушаются. Клетки человека, чьи мембраны не имеют таких уязвимостей, теоретически не должны страдать.

Перспективы и дальнейшие шаги

Такое покрытие может позволить либо успешно применять антибиотики, либо дать иммунной системе справиться с инфекцией самостоятельно. Однако до клинического применения необходимо изучить влияние покрытия на клетки человека и другие ферменты.