Российские ученые создали материал с бактерицидной поверхностью

Российские ученые создали долговечные и нетоксичные полимерные покрытия, способные уничтожать до 99,999% патогенных микроорганизмов. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ) и опубликованы в журнале Materials science and Engineering.

Сегодня достаточно популярны так называемые «катионные антисептики», например мирамистин, хлоргексидин, октенисепт. Они не токсичны для людей, а их водные растворы обладают превосходной бактерицидной активностью. В ходе исследования авторы работы получили нерастворимые в воде полимеры и покрытия на их основе, которые действуют по сходному механизму и также обладают высокой бактерицидной активностью.

«Мы установили общие закономерности между химическим строением полимеров (длиной алкильных заместителей, степенью замещения, степенью сшивки) и свойствами — бактерицидной активностью и растворимостью в воде», — рассказывает соавтор исследования, исполнитель гранта РНФ, младший научный сотрудник кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ имени M.В. Ломоносова Иван Бессонов. По словам ученого, также важно было получить высокоактивные и малорастворимые соединения: покрытия на их основе будут смываться дольше всего, а значит будут наиболее долговечными.

В ходе исследования авторы работы получили серию из нескольких десятков новых соединений (на основе синтетического полимера — полиэтиленимина) и покрытий на их основе. Они были изучены с помощью различных физико-химических методов, в том числе с помощью ЯМР (спектроскопии ядерного магнитного резонанса) и ИК-спектроскопии. Также оценивались величина краевого угла смачивания и степень смываемости водой. Кроме того, исследователи изучили их бактерицидные свойства. Для этого чашки Петри с нанесенными покрытиями на основе полученных полимеров ученые засеяли микробами золотистого стафилококка и синегнойной палочки. Далее эксперты измерили количество колониеобразующих единиц.

Выяснилось, что по сравнению с контролем показатель числа этих бактерий был ниже в 1000-1000000 раз. Таким образом, оказалось, что в сочетании с низкой растворимостью и высокой активностью по данным снижения числа КОЕ (количества бактерий, образующих колонии, в одном миллилитре среды) этот результат указывает на «контактно-активный» механизм действия.

Авторы работы отмечают, что основная цель исследования заключается в создании материалов, поверхность которых обладает бактерицидными свойствами. Разработку можно применить в том числе при создании имплантируемых медицинских изделий, поверхность которых устойчива к формированию биопленок — множеству микроорганизмов, расположенных на определенной поверхности. «По различным оценкам, частота осложнений (вторичных инфекций) при применении медицинских изделий (ортопедических имплантатов, катетеров), связанных с формированием биопленок, доходит до 10-20% случаев. Поэтому очень важно, чтобы они были нетоксичны для тканей человеческого организма и в то же время быстро и эффективно вызывали лизис (растворение) патогенных микроорганизмов», — утверждает Иван Бессонов.

Кроме того, по мнению исследователей, полученные результаты помогут в создании материалов, которые способны эффективно поглощать на своей поверхности прокариотические клетки или отдельные структурные фрагменты их клеточных стенок, а также могут быть использованы для очистки водоемов от цианобактерий и микроводорослей, которые часто являются причиной серьезных экологических последствий.