Плазменная стратегия повышает антибактериальную эффективность материалов на основе кремнезема

Исследователи Ни Гохуа и Сунь Хунмэй из Института физики плазмы совместно с доцентом Ван Доном из Медицинского университета Аньхой разработали новую двухэтапную плазменную стратегию для модификации мезопористых наночастиц серебра на носителе из диоксида кремния. Это позволило достичь высокой антибактериальной активности и ускоренного заживления ран.

Результаты опубликованы в Chemical Engineering Journal.

Мезопористые наночастицы серебра на носителе из диоксида кремния (Ag/MSNs) обладают большим потенциалом для заживления ран благодаря сильной антибактериальной активности и низкой токсичности. Однако их отрицательно заряженная поверхность отталкивает бактерии, снижая эффективность. Традиционные способы добавления положительных аминогрупп часто страдают от неравномерного распределения, плохой стабильности и сложных процедур.

В этой работе команда разработала двухэтапную плазменную стратегию для создания поверхностно-функционализированных композитов серебро/мезопористый кремнезем (Ag/MSNs-R). Сначала наночастицы серебра осаждались на MSNs с помощью восстановления водородной плазмой. Затем смешанная плазма CF₄ и NH₃ использовалась для прививки амин-фторуглеродного полимерного слоя на поверхность.

В результате наночастицы серебра со средним диаметром около 6.25 нм были равномерно распределены, а модифицированные материалы приобрели положительный поверхностный заряд, усилив взаимодействие с бактериальными мембранами.

Лабораторные тесты показали, что Ag/MSNs-R снижали жизнеспособность бактерий более чем на 98% как для Staphylococcus aureus (грамположительные), так и для Escherichia coli (грамотрицательные), демонстрируя антибактериальный эффект в несколько раз сильнее, чем у немодифицированных Ag/MSNs.

Исследования на животных подтвердили, что модифицированные материалы эффективно подавляли инфекции E. coli, уменьшали воспаление и способствовали более быстрому заживлению ран через сигнальный путь Arginase-1.

Эта работа не только предоставляет новый подход для прививки функциональных групп на кремнезем, но и открывает новые возможности для создания более безопасных и эффективных антибактериальных материалов для медицинского применения.