Bornitrid nanofilm til beskyttelse mod bakterie- og svampeinfektioner

NUST MISIS materialeforskere har præsenteret antibakterielle nano-coatings baseret på bornitrid, som er yderst effektive mod mikrobielle patogener (op til 99,99%). De kan blive et sikkert alternativ til de sædvanlige antibiotika i implantologi, da de ikke har typiske negative bivirkninger. Resultaterne af arbejdet er publiceret i det internationale videnskabelige tidsskrift ACS anvendte materialer og grænseflader .

Nu til dags, på grund af den betydelige stigning i antallet af kirurgiske indgreb rundt om i verden, forskere løser problemet med mikrobielle infektioner forårsaget af implantater. Dette er især alvorligt under ortopædiske og dentale operationer. Det er ingen hemmelighed, at samtidig medicinbehandling mod betændelse omkring implantater ofte fører til bivirkninger på grund af antibiotikaens karakteristiske egenskaber, samt dets høje doser.

En gruppe unge forskere fra NUST MISIS har foreslået en ikke-standard løsning på problemet ved at undersøge interaktionen mellem antibiotikaresistente gramnegative bakterier Escherichia coli (E.coli) og en nanofilm bestående af en struktureret bornitridoverflade. Det viste sig, at en sådan belægning inaktiverer 100 % af bakteriecellerne efter 24 timer.

"Hexagonal bornitrid har et kompleks af unikke fysisk-kemiske og mekaniske egenskaber. Som et resultat af eksperimenterne, vi har fundet ud af, at bornitrid-nanopartiklernes særlige specifikke struktur giver en bakteriedræbende effekt, der kan sammenlignes med et antibiotikums:bakterier dør som følge af direkte fysisk kontakt med en særlig nåleformet overflade af nanofilmen. På samme tid, der er ingen typiske bivirkninger for et antibiotikum på kroppens væv, og bornitrid i sig selv forårsager ikke cytotoksicitet, sagde Christina Gudz, medforfatter til undersøgelsen, en forsker ved NUST MISIS Inorganic Nanomaterials Laboratory.

Forskerne gik videre og fyldte mikroporerne i en tynd belægning af bornitrid med antibiotikummet gentamicin. Resultatet er en antibakteriel virkning på grund af den fuldstændige frigivelse af lægemidlet i en kort indledende periode. I øvrigt, dens dosis var en størrelsesorden mindre end med en konventionel injektion.

"I betragtning af en gennemsnitlig patientvægt på 60 kg, hans daglige antibiotikadosis er ca. 180 mg; forudsat at implantatområdet er, sige, 30 cm ² og i betragtning af, at 55 μg antibiotikum frigives fra nanocoatingen under undersøgelse på den første dag, det viser sig, at den foreslåede metode forudsætter 100 gange mindre antibiotika end med en standardinjektion, " tilføjede Christina Gudz.

Ifølge forfatterne til udviklingen, påføring af en antibakteriel film baseret på bornitrid-nanopartikler på implantatet kan minimere risikoen for bakteriel kontaminering på grund af selve overfladens fysiske egenskaber, såvel som, i tilfælde af antibiotisk modifikation, lokal levering af en minimumsmængde af den bakteriedræbende komponent uden vægtning af implantatet.

På nuværende tidspunkt holdet er ved at færdiggøre in vitro-undersøgelser af de opnåede belægninger og arbejder også på at optimere belægningsmetoden til dens fremtidige brug.