Нанопленки нитрида бора заменят антибиотик при защите от бактериальных и грибковых инфекций

Материаловеды НИТУ «МИСиС» представили антибактериальные
нанопокрытия на основе нитрида бора, обладающие высокой
эффективностью против микробных патогенов – до 99.99%. Они могут
стать безопасной альтернативой привычным антибиотикам в
имплантологии, поскольку не имеют характерных негативных побочных
эффектов. Результаты работы представлены в международном научном
журнале ACS Applied Materials &
Interfaces.

В настоящее время из-за значительного увеличения количества
хирургических процедур во всем мире ученые решают проблему
микробных инфекций, вызванных имплантатами.  Особенно
серьезна она при ортопедических и стоматологических
операциях.  Не секрет, что сопутствующая медикаментозная
терапия воспалений вокруг имплантатов часто приводит к побочным
эффектам из-за характерных свойств антибиотиков, а также его
высоких доз.

Группа молодых ученые НИТУ «МИСиС» предложили нестандартное
решение проблемы, исследовав взаимодействие устойчивых к
антибиотику грамотрицательных бактерий Escherichia coli (E. coli)
и нанопленки, состоящей из структурированной поверхности нитрида
бора. Оказалось, что такое покрытие через 24 часа поражает 100%
бактериальных клеток.

«Гексагональный нитрид бора обладает комплексом уникальных
физико-химических и механических свойств. В результате опытов мы
выяснили, что особая специфическая структура наночастиц нитрида
бора обеспечивает бактерицидный эффект, сравнимый с действием
антибиотика: бактерии погибают в результате прямого физического
контакта с особой игловидной поверхностью нанопленки. При этом
отсутствуют типичные для антибиотика побочные действия на ткани
организма, а сам нитрид бора не вызывает цитотоксичность»,
– рассказала соавтор исследования, научный
сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС»
Кристина Гудзь.

Исследователи пошли дальше, и заполнили микро-поры тонкого
покрытия нитрида бора антибиотиком гентамицином. В результате
получился антибактериальный эффект за счет полного высвобождения
лекарства за короткий начальный промежуток времени. При этом его
доза оказалась на порядок меньше, чем при обычной инъекции.

«Если брать в расчет среднюю массу пациента 60 кг, его
суточная доза антибиотика составляет приблизительно 180 мг; при
условии, что площадь имплантата,  допустим, 30 см2 и
учитывая, что в первые сутки из исследуемого нано-покрытия
высвобождается  55 мкг антибиотика, получается,  что
предложенный метод предполагает в 100 раз меньше антибиотика, чем
при стандартной инъекции», – добавила Кристина
Гудзь.

По словам  авторов разработки, нанесение на имплантат
антибактериальной пленки на основе наночастиц нитрида бора может
свести к минимуму риск бактериального заражения за счет
физических свойств самой поверхности, а также – в случае
модификации антибиотиком –  местной доставки минимального
количества бактерицидного компонента без утяжеления имплантата.

В настоящее время коллектив завершает исследования полученных
покрытий in vitro,  а также работает над
оптимизацией способа нанесения покрытия для его перспективного
применения.

Пресс-служба НИТУ «МИСиС»