Борьба с устойчивостью к антибиотикам: Поверхностное покрытие, убивающее микробы, можно реактивировать светом
Устойчивые к антибиотикам бактерии и новые вирусы представляют собой быстро растущую угрозу для глобальной системы здравоохранения. Около 5 миллионов смертей ежегодно связаны с устойчивыми к антибиотикам микробами. Исследователи Empa работают над новыми стратегиями борьбы с такими патогенами.
Особенно подходящей областью применения для таких материалов являются поверхности, постоянно контактирующие с инфекционными агентами, например, дверные ручки в больницах.
Междисциплинарная команда из трех лабораторий Empa вместе с чешским Университетом Палацкого в Оломоуце разработала экологически чистое и биосовместимое металлосвободное поверхностное покрытие, которое надежно убивает микробы. Эффект можно реактивировать снова и снова, подвергая его воздействию света. Исследование опубликовано в журнале EcoMat.
Биосовместимость и эффективность
Основой материала служит матрица из поливинилового спирта — биосовместимого пластика, используемого в пищевой промышленности. В эту матрицу внедрена специально синтезированная графеновая кислота, идеально подходящая в качестве антимикробного покрытия.
Её полный потенциал раскрывается при использовании ближнего инфракрасного света. При облучении композитный материал разворачивает двойную стратегию:
- Поглощает энергию ИК-света и преобразует её в бактерицидное тепло.
- Стимулирует образование активных форм кислорода, которые наносят дополнительный ущерб патогенам.
Этот механизм полностью отличается от действия обычных антибиотиков. Материал обеспечивает постоянную защиту от широкого спектра микроорганизмов, не способствуя развитию устойчивости.
Применение в стоматологии
Первое применение антимикробного покрытия в настоящее время разрабатывается для стоматологии. Исследователи Empa совместно с Центром стоматологической медицины Цюрихского университета работают над зубной каппой, которая убивает микроорганизмы в полости рта.
Микробная флора во рту — сложный противник: сообщества бактерий находятся в труднодоступных нишах, встроенные в самопроизводимую слизистую матрицу. Антибиотики и дезинфицирующие средства плохо проникают в эти устойчивые биоплёнки.
Междисциплинарная команда работает над пластиковой каппой, в которую можно стабильно интегрировать наноматериалы, такие как графеновая кислота. Поскольку ближний инфракрасный свет может проникать в ткань на несколько сантиметров, каппу можно поместить в полость рта и активировать снаружи источником света многократно.