Автор AZoNano 15 апреля 2021 г.

Новое покрытие, уничтожающее супербактерии, разработанное учеными, может быть использовано на имплантатах и ​​повязках для ран для подавления и лечения потенциально смертельных грибковых и бактериальных инфекций .

Этот материал считается одним из самых тонких противомикробных покрытий, созданных на сегодняшний день, и обладает мощным действием против широкого спектра устойчивых к лекарствам грибковых и бактериальных клеток, но безвреден для клеток человека.

Устойчивость к антибиотикам считается значительной всеобщей угрозой здоровью, приводящей как минимум к 700 000 смертей ежегодно. Отсутствие разработки новых антибактериальных методов лечения может увеличить число смертей до 10 миллионов человек ежегодно к 2050 году, что соответствует 100 триллионам долларов США на расходы на здравоохранение.

Бремя здравоохранения, связанное с грибковыми инфекциями, менее признано, но во всем мире они убивают около 1,5 миллиона человек ежегодно, и число погибших растет. Обычный гриб Aspergillus представляет собой растущий риск, например, для госпитализированных пациентов с COVID-19, который может привести к смертельным вторичным инфекциям.

Исследователи из RMIT разработали новое покрытие на основе ультратонкого 2D-материала, которое до сих пор представляло интерес в первую очередь для электроники следующего поколения.

Анализы черного фосфора (BP) показали, что он проявляет определенные противогрибковые и антибактериальные свойства. Однако этот материал никогда не подвергался систематическому анализу на предмет возможного клинического использования.

Последнее исследование, опубликованное в журнале Американского химического общества Applied Materials & Interfaces показывает, что BP эффективно уничтожает микробы, если он распространяется нанотонкими слоями на таких поверхностях, как хлопок и титан, которые используются для изготовления повязок на рану и имплантатов.

Доктор Аарон Элбурн, со-руководитель исследования, заявил, что определение одного материала, который может подавлять как грибковые, так и бактериальные инфекции, является значительным прогрессом.

Эти патогены несут ответственность за огромное бремя для здоровья, и по мере роста лекарственной устойчивости наша способность лечить эти инфекции становится все труднее . Нам нужно новое умное оружие для борьбы с супербактериями, которое не способствует решению проблемы устойчивости к противомикробным препаратам .

Д-р Аарон Элбурн, со-ведущий научный сотрудник и научный сотрудник, Научный факультет, Университет RMIT

« Наше нанотонкое покрытие является двойным убийцей насекомых, которое работает, разрывая бактерии и клетки грибов, к чему микробы будут с трудом адаптироваться. Потребуются миллионы лет, чтобы естественным образом разработать новые средства защиты от такой смертельной физической атаки », – добавил Элбурн.

« 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 », – отметил Эльбурн.

Сумит Валиа, со-ведущий исследователь и доцент инженерной школы RMIT, ранее с помощью BP руководил революционными исследованиями в области электроники, имитирующей мозг, и технологии искусственного интеллекта.

BP выходит из строя в присутствии кислорода, что обычно является огромной проблемой для электроники, которую нам пришлось преодолеть с помощью кропотливой инженерной мысли для разработки наших технологий .

Сумит Валиа, со-ведущий исследователь и доцент инженерной школы, Университет RMIT

« Но оказалось, что материалы, которые легко разлагаются под действием кислорода, могут быть идеальными для уничтожения микробов – это именно то, что искали ученые, работающие над антимикробными технологиями . Итак, наша проблема была их решением », – добавила Валиа.

Как работает убийца нанотиновых насекомых

Когда БП распадается, он окисляет поверхность грибковых и бактериальных клеток. Этот процесс называется окислением клеток и в конечном итоге приводит к их разрыву.

В последнем исследовании первый автор исследования и доктор философии Зо Шоу исследовал эффективность нанотонких слоев BP против пяти распространенных штаммов бактерий, таких как Escherichia coli и устойчивый к лекарствам MRSA, а также пять штаммов грибов, таких как Candida auris .

В течение двух часов до 99% грибковых и бактериальных клеток были уничтожены. Примечательно, что за это время БП также начал саморазлагаться и был полностью разрушен в течение 24 часов – важная особенность, указывающая на то, что материал не будет накапливаться в теле.

Лабораторный анализ определил максимальные уровни АД, которые оказывают токсическое противомикробное действие, оставляя клетки человека в более здоровом состоянии и в целом.

В настоящее время команда начала экспериментировать с различными составами, чтобы исследовать эффективность различных медицинских поверхностей.

Исследователи стремятся объединить усилия с возможными партнерами в отрасли для дальнейшего развития технологии, на которую они подали предварительную заявку на патент.

Кроме того, в исследовательскую группу RMIT входили Срути Куриакосе и доктор Таймур Ахмед (инженерное дело); Самуэль Чизман, доктор Джеймс Чепмен, доктор Нхим Тран, профессор Рассел Кроуфорд, доктор Ви Кхан Чыонг, Патрик Тейлор, доктор Эндрю Кристоферсон, профессор Мишель Спенсер и доктор Кайли Бойс (наука); и д-р Эдвин Мэйс (Центр микроскопии и микроанализа RMIT).

Ссылка на журнал:

Shaw, Z. L., и др. . (2021) Слоистый черный фосфор широкого спектра действия, не содержащий растворителей, как противомикробное средство быстрого действия. Прикладные материалы и интерфейсы ACS . doi.org/10.1021/acsami.1c01739.

Источник: https://www.rmit.edu.au/[19459008visible