Нанофильмы из нитрида бора для защиты от бактериальных и грибковых инфекций

Учёные НИТУ «МИСиС» представили антибактериальные нанопокрытия на основе нитрида бора, высокоэффективные против микробных патогенов (до 99,99%). Они могут стать безопасной альтернативой обычным антибиотикам в имплантологии, так как не имеют типичных негативных побочных эффектов. Результаты работы опубликованы в международном научном журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Группа учёных исследовала взаимодействие устойчивых к антибиотикам грамотрицательных бактерий Escherichia coli (E.coli) и наноплёнки, состоящей из структурированной поверхности нитрида бора. Оказалось, что такое покрытие инактивирует 100% бактериальных клеток через 24 часа.

Гексагональный нитрид бора обладает комплексом уникальных физико-химических и механических свойств. Специфическая структура наночастиц нитрида бора обеспечивает бактерицидный эффект, сравнимый с антибиотиком: бактерии гибнут в результате прямого физического контакта с особой игольчатой поверхностью наноплёнки. При этом нет побочных эффектов, типичных для антибиотика, а сам нитрид бора не вызывает цитотоксичности.

Исследователи пошли дальше и заполнили микропоры тонкого покрытия из нитрида бора антибиотиком гентамицином. В результате достигается антибактериальный эффект за счёт полного высвобождения препарата в короткий начальный период. Причём его доза была на порядок меньше, чем при обычной инъекции.

С учётом среднего веса пациента 60 кг его суточная доза антибиотика составляет примерно 180 мг. При площади импланта, например, 30 см² и с учётом того, что из исследуемого нанопокрытия высвобождается 55 мкг антибиотика в первый день, получается, что предлагаемый метод предполагает в 100 раз меньше антибиотика, чем при стандартной инъекции.

Нанопокрытие на основе нитрида бора, нанесённое на имплант, может минимизировать риск бактериального заражения как за счёт физических свойств самой поверхности, так и, в случае модификации антибиотиком, за счёт локальной доставки минимального количества бактерицидного компонента без утяжеления импланта.

В настоящее время команда завершает исследования полученных покрытий in vitro и работает над оптимизацией метода нанесения для его будущего применения.