Титановые наношипы уничтожат устойчивые к антибиотикам патогены

Австралийские разработчики предложили покрывать поверхности имплантов микроскопическими металлическими столбиками, разрывающими клетки опасных грибков и бактерий, которые их коснутся.

Импланты, которые медики устанавливают пациентам — включая, например, зубные, — необходимо сохранять стерильными. На них используют специальные противомикробные покрытия, обрабатывают химическими препаратами и антибиотиками. К сожалению, все это помогает не всегда, особенно если речь идет о бактериях, резистентных к действию антибиотиков.

Альтернативное решение предложили ученые из Королевского Мельбурнского института технологий (RMIT) в Австралии. О нем рассказывается в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials Interfaces.

Елена Иванова и ее коллеги «подсмотрели» идею у насекомых. Крылья многих из них несут на поверхности особые микроструктуры, тонкие «наностолбики», которые защищают от микробного загрязнения. Опускаясь на такой неровный слой, клетка сильно растягивается, в итоге ее мембрана разрывается.

Чтобы воспроизвести такую структуру искусственно, ученые применили метод плазменного травления. Бомбардируя поверхность титана узкими потоками плазмы, они сумели создать на ней массив вертикальных столбиков-шипов, высота которых сравнима с размерами бактериальной клетки, а диаметр — в несколько раз меньше.

Слева — нормальная клетка грибка Candida; справа — клетка, погибшая при контакте с титановыми «наношипами»

Несколько лет назад Иванова с соавторами продемонстрировали высокие антибактериальные свойства такой поверхности, проведя опыты с опасными микробами — Staphylococcus aureus и мультирезистентными Pseudomonas aeruginosa. А в новой работе был показан и противогрибковый эффект покрытия из «наношипов».

Ученые помещали на них клетки одноклеточных грибков Candida albicans и Candida auris, которые отличаются высокой стойкостью к действию обычных препаратов и, по статистике, ответственны в среднем за десять процентов внутрибольничных инфекций. Примерно половина клеток оказалась разрушена сразу после контакта с титановыми «наношипами», а остальные были повреждены настолько сильно, что оказывались не способны нормально развиваться, размножаться и образовывать биопленку на поверхности.

Работу проводили в сотрудничестве с австралийским исследовательским центром стали ARC Research Hub и производителем сложных металлических продуктов BlueScope Steel. Это дает надежду на скорую адаптацию технологии к промышленному производству и — после необходимых клинических испытаний — появление имплантов и инструментов, которые не способны заразить даже самые опасные грибы и бактерии.