Во всем мире бактериальные инфекции, связанные с медицинскими имплантатами, ложатся тяжелым бременем на здравоохранение и приводят к большим страданиям пациентов.

Ученые из Технологического университета Чалмерса (Чалмерс) разработали новый метод предотвращения таких инфекций. Он работает, покрывая материал на основе графена бактерицидными молекулами.

Благодаря нашим исследованиям нам удалось связать нерастворимые в воде антибактериальные молекулы с графеном и добиться контролируемого высвобождения молекул из материала. .

Сантош Пандит, первый автор исследования и исследователь, факультет биологии и биологической инженерии, Технологический университет Чалмерса

« Это важное требование для работы метода. Способ, которым мы связываем активные молекулы с графеном, также очень прост, и его можно легко интегрировать в производственные процессы », – добавил Пандит.

Исследование было недавно опубликовано в журнале Scientific Reports .

Некоторые бактерии обладают способностью образовывать непроницаемые поверхностные слои или так называемые «биопленки» на хирургических имплантатах, таких как зубные и другие ортопедические имплантаты, и представляют серьезную проблему для здравоохранения во всем мире.

Биопленки считаются высокоустойчивыми по сравнению с другими бактериями, и поэтому инфекции часто трудно поддаются лечению, что приводит к огромным страданиям пациентов. В самых серьезных случаях требуется удаление или замена имплантата. Помимо воздействия на пациентов, это требует больших затрат для медицинских работников.

Широкий спектр нерастворимых в воде или гидрофобных лекарственных средств и молекул может быть использован из-за их антибактериальных свойств. Тем не менее, чтобы их можно было использовать внутри тела, они должны быть прикреплены к материалу, изготовление которого может быть трудным и требовать много времени.

Графен предлагает здесь большой потенциал для взаимодействия с гидрофобными молекулами или лекарствами, и когда мы создали наш новый материал, мы использовали эти свойства. Процесс связывания антибактериальных молекул происходит с помощью ультразвука .

Сантош Пандит, первый автор исследования и исследователь, факультет биологии и биологической инженерии, Технологический университет Чалмерса

Графеновый материал был покрыт усниновой кислотой, полученной из лишайников, например кустистого лишайника. Усниновая кислота проявляет хорошие бактерицидные свойства, что было доказано предыдущим исследованием.

Функция усниновой кислоты заключается в том, чтобы препятствовать развитию нуклеиновых кислот бактериями, которые особенно подавляют синтез РНК и, следовательно, блокируют продукцию белка клетками. Усниновую кислоту испытывали на устойчивость к патогенным бактериям Staphylococcus epidermidis и Staphylococcus aureus . Известно, что эти две бактерии являются основными виновниками образования биопленок на медицинских имплантатах.

Недавно разработанный материал продемонстрировал несколько полезных свойств. Помимо получения успешных результатов по объединению усниновой кислоты с поверхностью графенового материала, исследователи также отметили, что молекулы усниновой кислоты разряжаются постоянным и регулируемым образом. Это помогло предотвратить образование биопленок на поверхности.

Что еще более важно, наши результаты показывают, что метод связывания гидрофобных молекул с графеном прост. Это открывает путь к более эффективной антибактериальной защите биомедицинских продуктов в будущем. Сейчас мы планируем испытания, в которых мы изучим связывание других гидрофобных молекул и лекарств с еще большим потенциалом для лечения или предотвращения различных клинических инфекций .

Сантош Пандит, первый автор исследования и исследователь, факультет биологии и биологической инженерии, Технологический университет Чалмерса

Ссылка на журнал:

Pandit, S., и др. . (2021) Устойчивое высвобождение усниновой кислоты из графеновых покрытий обеспечивает долгосрочную защиту от биопленок. Научные отчеты . doi.org/10.1038/s41598-021-89452-5.

Источник: https://www.chalmers.se/en/Pages/default.aspx[19459009visible