Создан препятствующий образованию биопленок полимерный материал

Американские и британские ученые разработали группу полимерных материалов, на поверхности которых не могут закрепиться бактерии и, соответственно, не образуются биопленки. Полимеры, которые могут впоследствии широко использоваться в различных медизделиях, прошли успешные испытания как in vitro, так и in vivo, сообщается на сайте Университета Ноттингема. Результаты работы, проведенной под руководством профессора Моргана Александера (Morgan Alexander) и профессора Пола Уильямса (Paul Williams) из Университета Ноттингема (University of Nottingham) и при участии ученых из Массачусетского технологического университета (MIT), опубликованы в журнале Nature Biotechnology.

Под биопленкой понимается сообщество микроорганизмов, внедренное в синтезированный ими полимерный матрикс. Бактерии составляют от 5 до 35 процентов массы биопленки, остальная ее часть — это межбактериальный матрикс. Микроорганизмы могут образовывать биопленки как на органической, так и на неорганической поверхности.

Эта форма существования позволяет микроорганизмам выжить при воздействии неблагоприятных факторов внешней среды и организма-хозяина. Так, они становятся устойчивыми к антибактериальным и дезинфицирующим средствам, к действиям среды с различными значениями pH и даже к воздействию иммунной системы хозяина. Биопленки, образующиеся на имплантируемых медицинских изделиях (катетерах, искусственных клапанах сердца, линзах и так далее), приводят к развитию тяжелых, трудно излечимых хронических заболеваний.

В течение четырех лет исследователи изучали свойства поверхности сотен различных полимеров. При помощи специальной технологии микромассивов, разработанной учеными из Массачусетского технологического университета, они могли нанести на небольшой участок стеклянной поверхности до 400 образцов полимерных материалов. Затем определялось количество прикрепившихся к каждому образцу микроорганизмов. Эксперименты проводились с использованием таких патогенов, как Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus и Escherichia coli.

В ходе работы ученые выявили группу структурно схожих акрилатных и метакрилатных полимеров, к поверхности которых прикреплялось наименьшее количество бактерий. Эти полимеры и были использованы для дальнейших исследований.

Для проведения лабораторного эксперимента ученые нанесли покрытие из новых полимеров на силикон. В ходе последующей работы было установлено, что покрытая бактериями площадь поверхности на таком силиконе была в 30 раз (на 96, 7 процента) меньше, чем на широко используемом гидрогеле с серебром. Новые материалы также показали свою эффективность in vivo в имплантах инфицированных мышей. Поскольку бактерии не могли закрепиться на поверхности импланта, иммунитет животных мог уничтожить их до того, как они приобрели устойчивость за счет образования биопленок.

В дальнейшем ученые планируют запустить экспериментальное производство этих полимеров и провести клинические испытания различных медизделий, покрытых новыми материалами.