Базираната на фосфор нанотехнология разкъсва супербактериите и ускорява заздравяването

Изследователите са открили, че използването на наноразмерни люспи от черен фосфор върху рани, заразени с резистентни на лекарства супербактерии, не само убива патогените, но също така насърчава заздравяването на рани. Повече от покритие, иновативният антимикробен препарат може да бъде включен в обикновени материали като превръзки, гелове и пластмаси.

С предизвикателството, породено от нарастването на супербактериите, трябва да измислим нови начини за справяне с инфекциите на рани. Тази необходимост става ясно, когато вземете предвид, че около 70% от бактериите са развили резистентност към поне един общ клас антибиотици, а от 2000 г. насам са открити само пет нови класа антибиотици.

Наскоро изследователи от университета RMIT в Австралия предложиха нов метод без лекарства за предотвратяване на следоперативни инфекции при хора, получаващи титанови импланти. Сега те се обединиха с изследователи от Университета на Южна Австралия, за да разработят друга иновация, използвайки наноразмерни люспи от черен фосфор за справяне с инфекция на рани, причинена от супербактерии.

„Супербактериите – патогените, които са резистентни на антибиотици – са отговорни за огромни здравни проблеми и с нарастването на резистентността към лекарства способността ни да лекуваме тези инфекции става все по-голямо предизвикателство“, каза Арън Елбърн, един от съавторите на изследването.

Черният фосфор наскоро беше идентифициран като ефективен антимикробен агент. Това е най-стабилната физическа форма на фосфора и се състои от 2D слоеве фосфор (наречен „фосфорен“), по същия начин, по който графитът се състои от много слоеве графен. В техните предишна работаизследователите демонстрираха как черният фосфор, подреден в нанотънки слоеве, убива микроби чрез уникалната си способност да произвежда реактивни кислородни видове.

„Докато наноматериалът се разпада, повърхността му реагира с атмосферата, за да произведе така наречените реактивни кислородни видове“, каза Sumeet Walia, съавтор на изследването. „Тези видове в крайна сметка помагат, като разкъсват бактериалните клетки на части.“

В настоящото проучване изследователите са тествали безопасността и ефикасността на използването на нанолюспи от черен фосфор (BPNFs) върху обикновени бактерии, включително резистентни към лекарства S. aureus („златен стафилокок“), P. Aeruginosaи E. coli.

S. aureus третирани с BPNFs показват 62% загуба на клетъчна жизнеспособност в рамките на два часа, с 80% загуба на жизнеспособност след шест часа. След 24 часа над 99% от бактериите са убити. Подобна тенденция се наблюдава при P. Aeruginosa, като BPNFs причиняват над 80% бактериална смърт след 24 часа. BPNFs не само унищожиха бактериите, без да увреждат други клетки, но също така се саморазградиха, след като заплахата от инфекция беше елиминирана.

„Нашата антимикробна нанотехнология бързо унищожи повече от 99% от бактериалните клетки – значително повече от обичайните лечения, използвани за лечение на инфекции днес“, каза Walia.

Когато изследователите тестваха ефективността на BPNF срещу ципрофлоксацин, често използван широкоспектърен антибиотик, върху рани от мишки, те откриха, че и двете са сравнително ефективни при изчистването S. aureus.

BPNFs също демонстрират подобрено заздравяване на рани и регенерация на тъкани на макро- и микроскопично ниво, в сравнение с контролите. Ежедневното третиране с BPNFs в продължение на седем дни доведе до 80% затваряне на раната, без доказателства за зачервяване или увреждане на кожата.

Изследователите заключават, че наблюдаваното подобрение в степента на повторна епителизация – създаването на бариера между раната и околната среда – предполага, че BPNF насърчават заздравяването на рани, дори когато раните са инфектирани с високо резистентен S. aureus бактерии. Докато антимикробните свойства на черния фосфор са известни, неговите свойства за заздравяване на рани не са добре документирани.

„Това е вълнуващо, тъй като лечението беше сравнимо с антибиотика ципрофлоксацин за премахване на инфекцията на рани и доведе до ускорено зарастване, като раните се затварят с 80% за седем дни“, каза Златко Копецки, съответен автор на изследването. „Спешно трябва да разработим нови алтернативни неантибиотични подходи за лечение и управление на инфекции на рани. Черният фосфор изглежда е попаднал на мястото и очакваме с нетърпение да видим превода на това изследване към клинично лечение на хронични рани.

Seamus Daniel/RMIT University

Привлекателността на BPNF, казват изследователите, е, че те могат да бъдат включени в набор от материали.

„Красотата на нашата иновация е, че тя не е просто покритие – тя всъщност може да бъде интегрирана в обичайните материали, от които са направени устройствата, както и в пластмаса и гелове, за да ги направи антимикробни“, каза Walia.

Изследователският екип се стреми да си сътрудничи с индустриални партньори за разработване и прототип на технологията.

„Ако успеем да превърнем нашето изобретение в търговска реалност в клиничната среда, тези супербактерии в световен мащаб няма да знаят какво ги е ударило“, каза Елбърн.

Изследването е публикувано в сп Разширена терапия.

източник: Университет RMIT