Нове нанотонке покриття може використовуватися для лікування смертельних бактеріальних і грибкових інфекцій

Дослідники розробили нове покриття, яке можна використовувати на пов’язках та імплантатах для запобігання розвитку потенційно смертельних бактеріальних і грибкових інфекцій та їх лікування.

Цей матеріал є одним з найбільш тонких протимікробних покриттів, розроблених на сьогодні. Він ефективно бореться з широким спектром стійких до лікарських засобів бактерій і грибків, не пошкоджуючи клітини людини.

Стійкість до антибіотиків є серйозною глобальною загрозою для здоров’я, що спричиняє щонайменше 700 тис. смертей на рік. Без розробки нових антибактеріальних методів лікування кількість загиблих може зрости до 10 млн осіб на рік до 2050 р., що відповідає 100 трлн дол. США витрат на охорону здоров’я.

Хоча тягар грибкових інфекцій для охорони здоров’я не такий значний, у всьому світі вони щорічно забирають близько 1,5 млн життів, і кількість смертей з цієї причини зростає. Наприклад, новою загрозою для госпіталізованих пацієнтів з COVID-19 є грибок Aspergillus, який може викликати смертельні вторинні інфекції.

Вчені з Мельбурнського королівського технологічного університету (RMIT International University), Австралія, провели дослідження чорного фосфору, який в основному представляв інтерес для розробки електроніки наступного покоління.

Дослідження показали, що чорний фосфор має деякі антибактеріальні та протигрибкові властивості, але цей матеріал ніколи не був методично досліджений для потенційного клінічного використання.

Нове дослідження, результати якого було опубліковано в журналі «Applied Materials & Interfaces» Американського хімічного товариства, показує, що чорний фосфор ефективний у знищенні мікробів при нанесенні його нанотонких шарів на такі поверхні, як титан і бавовна, які використовуються для виготовлення імплантатів і пов’язок для ран.

Один з провідних дослідників доктор Аарон Елбурн (Aaron Elbourne) зазначив, що виявлення матеріалу, який може запобігти як бактеріальним, так і грибковим інфекціям, є значним досягненням.

«У міру зростання лікарської стійкості наші можливості лікувати ці інфекції стають все більш обмеженими. Нам потрібна нова «розумна» зброя для війни з супербактеріями, яка не погіршує проблему стійкості до протимікробних препаратів. Наше нанотонке покриття працює, знищуючи клітини бактерій і грибків. Будуть потрібні мільйони років, щоб природним чином розвинути новий захист від такої смертельної фізичної атаки. Хоча нам необхідні подальші дослідження, щоб застосувати цю технологію в клінічних умовах, це є новим захоплюючим напрямком у пошуках більш ефективних способів вирішення цієї серйозної проблеми зі здоров’ям», — наголосив А. Елбурн.

Один з провідних дослідників, доцент Суміта Валіа (Sumeet Walia), раніше проводив новаторські дослідження з використанням чорного фосфору для технологій штучного інтелекту і електроніки.

«Чорний фосфор виходить з ладу за наявності кисню, що зазвичай є величезною проблемою для електроніки. Але виявилося, що матеріали, які легко розкладаються киснем, можуть бути ідеальними для знищення мікробів — це саме те, що шукали вчені, які працюють над антимікробними технологіями. Тож наша проблема стала для них перевагою», — зазначає С. Валіа.

Як працює чорний фосфор?

При розщепленні чорний фосфор окислює поверхню клітин бактерій і грибків. Цей процес у кінцевому підсумку призводить до їх знищення.

У новому дослідженні вчені перевірили ефективність нанотонкого покриття з чорного фосфору проти 5 поширених штамів бактерій, включаючи кишкову паличку і стійкий до лікарських засобів метицилінрезистентний золотистий стафілокок (methicillin-resistant Staphylococcus aureus — MRSA), а також 5 типів грибів, включаючи Candida auris.

Усього за 2 год було знищено до 99% бактеріальних і грибкових клітин.

Важливо відзначити, що за цей час чорний фосфор також почав саморозкладатися і повністю розпався протягом 24 год — це важлива особливість, яка показує, що матеріал не буде накопичуватися в організмі.

Лабораторне дослідження визначило оптимальні рівні чорного фосфору, які мають антимікробну дію, залишаючи клітини людини здоровими й цілісними.

Наразі команда вчених прагне до співпраці з потенційними галузевими партнерами для подальшого розвитку технології, на яку було подано попередню заявку на патент.

За матеріалами www.news-medical.net,

фото www.sciencetimes.com