Ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова создали долговечные и нетоксичные нерастворимые в воде полимерные покрытия, способные уничтожать до 99,999% патогенных микроорганизмов. Статья о новом материале опубликована в журнале Materials Science and Engineering.
Исследователи установили общие закономерности между химическим строением полимеров — длиной алкильных заместителей, степенью замещения, степенью сшивки — и их свойствами, а именно бактерицидной активностью и растворимостью в воде.
В ходе работ они получили серию из нескольких десятков новых соединений на основе синтетического полимера полиэтиленимина, а также покрытия 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, оценивались непосредственно бактерицидные свойства. Для этого чашки Петри с нанесенными покрытиями на основе полученных полимеров ученые засеяли микробами золотистого стафилококка и синегнойной палочки, после чего эксперты измеряли количество колониеобразующих единиц.
Выяснилось, что по сравнению с контролем показатель числа этих бактерий был ниже в 1000–1000000 раз. В сочетании с низкой растворимостью и высокой активностью 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 (ортопедические имплантаты, катетеры) 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», — сказал соавтор исследования, младший научный сотрудник кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ 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 оказываются причиной серьезных экологических последствий.
[Изображение: Ортопедический имплантат с нанесённым бактерицидным покрытием / Иван Бессонов, МГУ имени М.В.Ломоносова]
[Публикация подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ им. М.В. Ломоносова]
