Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) относит устойчивость к антибиотикам к числу десяти главных угроз для здоровья населения планеты. Поэтому существует большая потребность в новых решениях для борьбы с устойчивыми бактериями и сокращения использования антибиотиков. Группа исследователей из Технологического университета Чалмерса в Швеции представила новый спрей, который способен убивать даже устойчивые к антибиотикам бактерии и может использоваться для обработки ран и непосредственно на имплантатах и других медицинских устройствах.

"Наша инновация может иметь двойное влияние в борьбе с устойчивостью к антибиотикам. Было доказано, что материал эффективен против многих различных типов бактерий, включая устойчивые к антибиотикам, такие как метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA), и в то же время способен предотвращать инфекции и тем самым снижать потребность в антибиотиках", - говорит Мартин Андерссон, руководитель исследования и профессор кафедры химии и химического машиностроения в Chalmers.

Уже подсчитано, что устойчивые к антибиотикам бактерии вызывают около 1,3 миллиона смертей в год во всем мире. В рамках усилий по замедлению распространения и развития устойчивости к лекарствам исследователи из Чалмерса разрабатывают новый антибактериальный материал, который может быть использован в здравоохранении и стать эффективным средством борьбы с устойчивостью к антибиотикам.

Материал состоит из небольших гидрогелевых частиц, снабженных пептидами, которые эффективно убивают и связывают бактерии. Присоединение пептидов к частицам обеспечивает защитную среду и повышает стабильность пептидов. Это позволяет им работать вместе с жидкостями организма, такими как кровь, которая в противном случае инактивирует пептиды, что затрудняет их использование в здравоохранении. В предыдущих исследованиях ученые показали, как пептиды могут быть использованы в материалах для лечения ран, таких как раневые повязки.

Теперь они опубликовали два новых исследования, в которых бактерицидный материал используется в виде спрея для ран и в качестве покрытия на медицинских устройствах, которые вводятся в наш организм. Этот новый шаг в исследовании означает, что инновация может быть использована еще большим количеством способов и принести еще большую пользу в здравоохранении.

Исследования опубликованы в International Journal of Pharmaceutics и ACS Applied Bio Materials.

Убивает бактерии, не оказывая негативного влияния на заживление ран

Спрей для ран, который может проникать в глубокие раны и другие открытые участки на теле, куда могут попасть бактерии, является гибким и очень полезным для лечения и профилактики инфекций. Новый материал имеет множество преимуществ перед существующими спреями и дезинфицирующими средствами

"Вещество в этом спрее для ран абсолютно нетоксично и не влияет на клетки человека. В отличие от существующих бактерицидных спреев, оно не тормозит процесс заживления организма. Материалы, которые просто распыляются на рану, также могут убить бактерии за более короткое время", - говорит Эдвин Бломстранд, промышленный докторант кафедры химии и химической инженерии Технологического университета Чалмерса и один из ведущих авторов научной статьи.

Снижение риска заражения при введении материалов в организм

Для методов лечения, при которых в организм вводятся такие материалы, как имплантаты и катетеры, инфекции являются серьезной проблемой. Поэтому существует большая потребность в новых антибактериальных биоматериалах, т.е. материалах, которые лечат, заменяют или изменяют органы, ткани или функции в биологическом теле. Одним из основных источников внутрибольничных инфекций является использование мочевых катетеров. Новое покрытие, разработанное исследователями из Чалмерса, теперь может стать эффективным инструментом для снижения этого риска и предотвращения инфекций.

"Хотя катетеры стерильны при распаковке, они могут быть заражены бактериями во время введения в организм, что может привести к инфекции. Одним из главных преимуществ этого покрытия является то, что бактерии погибают сразу же после контакта с поверхностью. Другое преимущество заключается в том, что его можно наносить на существующие продукты, которые уже используются в здравоохранении, поэтому нет необходимости производить новые", - говорит Анния Степулан, докторант кафедры химии и химического машиностроения Чалмерса и один из ведущих авторов статьи.

В своем исследовании ученые протестировали покрытие на силиконовых материалах, используемых для катетеров, но они видят возможности его использования и на других биоматериалах.

Исследования параллельно с разработкой продукта

Исследования антибактериальных материалов проводятся в сотрудничестве со спин-офф компанией Amferia AB, которая также занимается коммерциализацией технологии. Чалмерс и Amferia ранее представили антибактериальный материал в виде гидрогелевых повязок, которые в настоящее время проходят клинические исследования для лечения ран у людей и животных.

Подробнее об исследовании и новых материалах

Полезные свойства антимикробных пептидов известны уже много лет. Они существуют в тысячах различных вариантов в естественных иммунных системах людей, животных и растений, и исследователи давно пытаются имитировать и использовать эти пептиды для профилактики и лечения инфекций.

В своем естественном состоянии эти пептиды быстро разрушаются при контакте с жидкостями организма, такими как кровь, что затрудняет их непосредственное клиническое применение. В разрабатываемых исследователями материалах они решили эту проблему путем связывания пептидов с частицами. Они смогли измерить, что бактерицидный эффект материалов длится до 48 часов при контакте с биологическими жидкостями и до нескольких лет без контакта с биологическими жидкостями.

Исследователи показали, что материал убивает 99,99% бактерий и что бактерицидная способность активна в течение примерно 48 часов, что позволяет использовать его в широком спектре клинических применений. Поскольку материалы нетоксичны, их можно использовать непосредственно на теле или в организме, предотвращая или излечивая инфекцию без негативного влияния на естественный процесс заживления.