Исследователи Университета МИСИС в сотрудничестве с коллегами из Института клинической и экспериментальной лимфологии представили улучшенное нановолокно из поликапролактона для изготовления повязок, которые позволят избежать осложнений у пациентов в послеоперационный период, а также справятся с хроническими ранами. Метод объединяет две существующие технологии — введение в перевязочный материал ионов серебра и покрытие антимикробными или биоактивными соединениями. Ранее методики считались несовместимыми в связи с разрушением антибиотиков и пептидов при ионной имплантации.
Улучшенные нановолокна обладают высокой биологической активностью и антибактериальным эффектом, при этом сохраняется структура и биосовместимость материала. Благодаря оптимизированной технологии производства, такие патчи в перспективе способны заменить менее эффективные аналоги.
Материалы для лечения хронических ран должны обладать повышенным функционалом для ускорения процесса заживления и снижения вероятности осложнений, в частности данные материалы должны обладать высокой антибактериальной активностью, стимулировать иммунную систему, а также быть биоразлагаемыми. Чтобы удачно совместить перечисленные свойства, нужно сочетать несколько методов физической и химической модификации. Плазмохимическая обработка позволяет вводить белки, ферменты и факторы роста — неотъемлемые компоненты регенерации тканей и защитных функций иммунной системы. Однако, если закрепление белков или терапевтических агентов сочетать с ионной имплантацией, структура и состав поверхности изменятся. Изучение обработанных материалов методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, позволили проконтролировать процесс и подобрать режим, сохраняющий структуру пришитых соединений.
«Синтез композитных нановолокон, сочетающий внедрение ионов серебра и фиксацию антибиотика, обладает значительным антибактериальным эффектом против широкого спектра грамположительных и грамотрицательных бактерий. Такие патчи дополнительно стимулируют восстановительные процессы в организме. Оптимизация условий для введения ионов серебра может стать решающим шагом для разработки нановолокон с улучшенными обеззараживающими свойствами», — рассказал старший научный сотрудник НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС Антон Манахов.
Ученые выяснили, что оптимальное время имплантации ионов серебра, значительно усиливающее антибактериальную активность наноматериала, составляет 2,5 минуты. При более длительной обработке материала снижается антибактериальная активность и разрушается структура покрытия. Подробное описание работы опубликовано в международном научном журнале Polymers (Q1).
«Результаты нашего исследования демонстрируют, что усовершенствованные антибактериальные патчи из полиэфирного нановолокна — перспективная разработка для эффективного лечения ран и инфекций. Каждый этап модификации нановолокон легко масштабируется и даже можно ожидать высокой рентабельности. В дальнейшем мы планируем проанализировать антибактериальную активность поверхностно-модифицированных нановолокон, уделяя особое внимание штаммам с высокой устойчивостью и грибковым патогенам, а также протестировать наши материалы in vivo», — поделилась научный сотрудник НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС Елизавета Пермякова.
Исследование проведено при поддержке гранта в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС «Биомедицинские материалы и биоинженерия» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030» (проект 20-52-26020).