Свет и нанотехнологии защитят медицинские имплантаты от бактериального заражения
Исследователи из Института фотонных наук (ICFO) и компании B. Braun разработали новый способ защиты медицинских сеток от формирования биопленок. Для этого команда объединила свет и нанотехнологии.
Медицинские сетки, изобретенные около 50 лет назад, являются ключевым инструментом для восстановления поврежденных тканей, сообщает eurekalert.org. В частности, для лечения грыжи. При вживлении, гибкий материал поддерживает мышцы, ускоряя выздоровление. Но операция создает риск бактериального загрязнения и формирования биопленки, защищающей патогены от антибиотиков. В 2015-м, по данным Европейской сети по надзору за устойчивостью к антимикробным средствам, от таких инфекций умерло более 30 000 человек.
Доктора Игнасио де Мигель, По Турон и их коллеги из ICFO и B. Braun соединили фотонику с нанотехнологиями для повышения безопасности медицинских сеток. Команда разработала материал с модифицированной поверхностью, притягивающей миллионы золотых наночастиц. Они эффективно преобразуют свет в тепло, локально нагревая сетку.
Процесс уже тестируют в лечении рака. Специалисты ICFO использовали технику в нескольких предыдущих работах. Для этого исследования команда равномерно распределила золотые наночастицы на хирургической сетке. Материал в течение суток подвергали воздействию золотистого стафилококка. За это время он сформировал биопленку. После ее появления ученые 30 секунд обрабатывали сетку короткими, интенсивными импульсами ИК-света ближнего спектра (800 нм), чтобы добиться теплового равновесия. Затем процедуру повторяли 20 раз с интервалами 4 сек.
Подсветка сетки на определенных частотах вызвала локальный поверхностный плазмонный резонанс в наночастицах. Выделенное тепло убило бактерии. Флуоресцентный конфокальный микроскоп показал, что оставшиеся в живых патогены стали планктонными клетками, вернувшими чувствительность к антибиотикам и иммунным реакциям. Дополнительно процедура способствовала отклеиванию бактерий от поверхности сетки.
Исследователи предположили, что ближний ИК-диапазон не повредит окружающим имплантат здоровым тканям. Они также подтвердили, что многоразовый нагрев не повлиял на эффективность преобразования света. Авторы планируют модифицировать технологию для других секторов, где нежелательно формирование биопленки.
Отчет о работе опубликован в Nano Letters.
