Вести с полей: российские ученые разработали антибактериальное покрытие для искусственного клапана сердца

Исследователи создали покрытие из наноалмазов и нанесли на него лизоцим и мирамистин. Так ученые получили антибактериальное покрытие для искусственного клапана сердца. Оно поможет в восстановлении организма после операции и защитит, например, от золотистого стафилококка. Об этом рассказала доктор химических наук Мария Чернышева на всероссийской конференции «Поверхностные явления в дисперсных системах».

В основном для искусственного клапана сердца используются ксеногенные протезы. Они состоят из ткани крупных животных — быка, свиньи или лошади. Однако для любого протеза требуется особое покрытие. Оно должно иметь хорошую биосовместимость, минимальную токсичность, а главное — антимикробные свойства. Это особенно важно в первые дни после операции по установке протеза, когда организм уязвим к заболеваниям.

Российские ученые из лаборатории радионуклидов и меченых соединений кафедры радиохимии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, которой руководит Геннадий Александрович Бадун, решили выяснить, какое покрытие может обладать нужными свойствами. Исследователи взяли наноалмаз, состоящий из алмазного ядра и периферийной части, в которой могут быть графитоподобные и бесформенные структуры. На наноалмазное покрытие можно помещать разные вещества, в том числе и медицинские препараты. Ученые установили, что покрытие из наноалмаза улучшает механические характеристики искусственного клапана: его прочность увеличивается в полтора раза, а сам материал становится более эластичным.

Однако есть вероятность того, что наночастицы алмаза разрушатся и попадут в кровоток. Чтобы это проверить, исследователи провели эксперимент: они поместили отслеживающую метку в наноалмаз и ввели его суспензию мышам. Ученые заметили, что большая часть алмаза осталась в месте введения — в хвостовой вене. Остальная часть распределилась по легким, печени и селезенке. Скорее всего, наноалмаз будет выводиться через почки.

Чтобы придать покрытию антибактериальные свойства, химики поместили на него антисептик мирамистин. Однако они столкнулись с проблемой: мирамистин соединяется с поверхностью своей заряженной частью. Электростатика приводит к потере антибактериальных свойств: ученые проверили это на бактериях, плесневых грибах и раковых клетках. Тогда химики взяли фермент лизоцим, проявляющий антибактериальную активность. В водном растворе мирамистин увеличивал его силу действия в два раза, поэтому ученые решили использовать их вместе. Они взяли водную суспензию алмаза, адсорбировали ее лизоцимом, промыли водой и добавили мирамистин.

Так исследователи получили композит наноалмаз-лизоцим-мирамистин. Он покрывает коллагеновую матрицу сердечного клапана, равномерно затрагивая ворсистую и гладкую стороны. Ученые использовали матрицу с новым покрытием, чтобы определить его антибактериальную активность по отношению к золотистому стафилококку, который особенно активен после операции на сердце. Эти испытания провели специалисты из Национального медицинского исследовательского центра сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева.

Оказалось, что комплекс наноалмаза-лизоцима-мирамистина снизил выживаемость возбудителей инфекции на несколько порядков. Он увеличил и адгезию — приживаемость протеза и сцепление его частиц к поверхностям сердечного клапана.

Ученые заявили, что новое покрытие из трех элементов пригодно для дальнейшего использования. Оно может использоваться в искусственных клапанах сердца и протезах сердечного клапана и защищать его от инфекций в послеоперационный период.

Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».