© Фото : RMIT UniversityКлетка грибка (зеленая) разрушается в результате взаимодействия с нанотонким слоем черного фосфора (красный). Изображение увеличено в 25 000 раз
© Фото : RMIT University
Клетка грибка (зеленая) разрушается в результате взаимодействия с нанотонким слоем черного фосфора (красный). Изображение увеличено в 25 000 раз
Австралийские ученые разработали нанопокрытие, которое можно использовать на повязках и имплантатах для предотвращения и лечения потенциально смертельных бактериальных и грибковых инфекций. Новый материал эффективен против широкого спектра микроорганизмов, включая супербактерии, устойчивые к антибиотикам. При этом он безвреден для человеческих клеток. Описание разработки опубликовано в журнале Американского химического общества Applied Materials & Interfaces.
Устойчивость бактерий и грибковых инфекций к антибиотикам — серьезная проблема современной медицины. Так, новой угрозой для госпитализированных пациентов с COVID-19 стал грибок Aspergillus, который вызывает смертельные вторичные инфекции.
Исследователи из Мельбурнского королевского технологического университета (RMIT) вместе с коллегами из других университетов Австралии разработали на основе слоистого черного фосфора утратонкий 2D-материал с противомикробными свойствами.
Ранее было известно, что черный фосфор, используемый в основном в электронике, обладает некоторыми антибактериальными и противогрибковыми свойствами, но этот материал никогда не подвергался методическим исследованиям на предмет потенциального клинического использования.
Авторы доказали, что при нанесении нанотонкими слоями на такие поверхности, как титан и хлопок, которые используются для изготовления имплантатов и повязок для ран, этот материал эффективен против устойчивых к лекарствам бактерий и грибковых клеток.
«Эти патогены несут ответственность за огромный вред для здоровья, и, поскольку лекарственная устойчивость продолжает расти, нам все труднее лечить эти инфекции, — приводятся в пресс-релизе университета слова одного из ведущих авторов исследования доктора Аарона Элбурна (Aaron Elbourne) из Колледжа науки, инженерии и здравоохранения RMIT. — Нужно новое умное оружие для войны с супербактериями, которое не усугубляет проблему устойчивости к противомикробным препаратам».
По словам авторов, обнаружение одного материала, который предотвращает как бактериальные, так и грибковые инфекции, — значительное достижение.
«Наше нанотонкое покрытие — это двойной убийца микробов, который разрывает клетки бактерий и грибков. К такому физическому воздействию микроорганизмам будет трудно адаптироваться. Потребуются миллионы лет, чтобы естественным образом развить новую защиту от такой смертельной атаки», — продолжает Элбурн.
Черный фосфор легко разлагается кислородом, и это огромная проблема для электроники. Но в медицинских нанотехнологиях это свойство стало плюсом.
«Оказалось, что материалы, которые легко разлагаются кислородом, могут быть идеальными для уничтожения микробов — это именно то, что искали ученые, работающие над антимикробными технологиями», — говорит еще один участник исследования, доцент Сумит Валиа (Sumeet Walia) из инженерной школы RMIT
При расщеплении черный фосфор окисляет поверхность клеток бактерий и грибков, что в конечном итоге приводит к их разрыву.
Исследователи проверили эффективность нанотонких слоев черного фосфора против пяти распространенных штаммов бактерий, включая кишечную палочку и устойчивый к лекарствам метициллинрезистентный золотистый стафилококк, а также пяти типов грибов, включая Candida auris. За два часа на поверхности, покрытой черным фосфором погибли до 99 процентов бактериальных и грибковых клеток.
Однако, авторы отмечают, что за это время черный фосфор тоже начал саморазлагаться и полностью распался в течение 24 часов. С одной стороны, это свидетельствует об ограниченном сроке службы покрытия, с другой — это гарантия того, что материал не будет накапливаться в организме.