Новая нанотехнология уничтожает бактерии

Исследователи разработали новое покрытие, уничтожающее супербактерии, которое можно использовать на повязках и имплантатах для предотвращения и лечения потенциально смертельных бактериальных и грибковых инфекций. Этот материал является одним из самых тонких противомикробных покрытий, разработанных на сегодняшний день, и эффективен против широкого спектра устойчивых к лекарствам бактерий и грибковых клеток, не повреждая человеческие клетки.

Устойчивость к антибиотикам является серьезной угрозой для здоровья в мире, вызывая не менее 700 000 смертей в год. Без разработки новых антибактериальных методов лечения число погибших к 2050 году может вырасти до 10 миллионов человек в год, что равняется 100 триллионам долларов расходов на здравоохранение.

Хотя опасность грибковых инфекций для здоровья менее признана, во всем мире они ежегодно убивают около 1,5 миллиона человек, и число погибших растет. Новое покрытие от команды, возглавляемой университетом RMIT, основано на ультратонком 2D-материале, который до сих пор в основном представлял интерес для электроники следующего поколения.

Исследования черного фосфора (BP) показали, что он обладает некоторыми антибактериальными и противогрибковыми свойствами, но этот материал никогда не подвергался методическим исследованиям на предмет потенциального клинического использования.

Новое исследование показывает, что BP эффективен в уничтожении микробов при нанесении нанотонкими слоями на такие поверхности, как титан и хлопок, которые используются для изготовления имплантатов и повязок для ран. Один из ведущих исследователей доктор Аарон Элбурн сказал, что обнаружение одного материала, который может предотвратить как бактериальные, так и грибковые инфекции, было значительным достижением.

«Наше нанотонкое покрытие - это двойной убийца, который разрывает бактерии и грибковые клетки, к чему микробы будут с трудом адаптироваться. Потребуются миллионы лет, чтобы естественным образом развить новую защиту от такой смертельной физической атаки. Хотя нам необходимы дальнейшие исследования, чтобы применить эту технологию в клинических условиях, это новое захватывающее направление в поисках более эффективных способов решения этой серьезной проблемы со здоровьем».

Со-ведущий исследователь, доцент Сумит Валиа из инженерной школы RMIT, ранее проводил новаторские исследования с использованием BP для технологий искусственного интеллекта и электроники, имитирующей мозг.

«BP выходит из строя в присутствии кислорода, что обычно является огромной проблемой для электроники», - сказал Валиа. «Но оказалось, что материалы, которые легко разлагаются кислородом, могут быть идеальными для уничтожения микробов - это именно то, что искали ученые, работающие над антимикробными технологиями».

Как это работает? При расщеплении ВР окисляет поверхность бактерий и грибковых клеток. Этот процесс в конечном итоге приводит к их разрыву. В новом исследовании первый автор и доктор философии Исследователь Зо Шоу проверил эффективность нанотонких слоев БП против пяти распространенных штаммов бактерий, включая кишечную палочку и устойчивый к лекарствам MRSA, а также против пяти типов грибов, включая Candida auris. Всего за два часа было уничтожено до 99% бактериальных и грибковых клеток.

Важно отметить, что за это время ВР также начал саморазлагаться и полностью распался в течение 24 часов - важная особенность, которая показывает, что материал не будет накапливаться в организме.

Лабораторное исследование определило оптимальные уровни АД, которые обладают смертельным антимикробным действием, оставляя клетки человека здоровыми и целостными. Теперь исследователи начали экспериментировать с различными составами, чтобы проверить эффективность на различных медицинских поверхностях. Команда стремится к сотрудничеству с потенциальными отраслевыми партнерами для дальнейшего развития технологии, на которую была подана предварительная заявка на патент.

Комментарии: