Ученые Томского политехнического университета синтезировали новые антибактериальные гели на основе глубоких эвтектических растворителей (DES).
Исследование направлено на борьбу с инфекциями при хирургическом лечении различных заболеваний. Гели подавляют рост бактерий и разрушают уже сформированные бактериальные биопленки. Эффективность новых гелей также планируется проверить на 3D-печатных имплантатах, пишет 3dtoday.ru.
«Антибактериальные эвтектогели могут использоваться как самостоятельные материалы в качестве тканеинженерных скаффолдов, гелевых наполнителей и дренирующих сорбентов для ран, а также в виде контролируемо растворимых антибактериальных покрытий для имплантируемых медицинских изделий.
Такие покрытия предотвращают образование бактериальных биопленок на поверхностях имплантатов и снижают риск развития инфекций в области имплантации в ранний послеоперационный период. Этот подход к подавлению бактериальных инфекций потенциально может сократить или вовсе исключить необходимость в послеоперационной системной антибактериальной терапии с использованием антибиотиков, а также предотвратить развитие таких опасных хронических инфекционных заболеваний, как остеомиелит», — рассказал руководитель проекта, младший научный сотрудник лаборатории плазменных гибридных систем ТПУ Глеб Дубиненко.
Для синтеза глубоких эвтектических растворителей (DES) ученые использовали молочную, гликолевую и винную кислоты. Они выполняют функцию доноров водородных связей, способствуя формированию DES в сочетании с аммониевыми солями. Политехники проанализировали химическую структуру, термические и реологические свойства синтезированных DES. Результаты показали, что они действительно образуют стабильную эвтектическую смесь.
Далее политехники исследовали функциональные и биологические свойства материала, например способность подавлять рост бактерий и разрушать бактериальные биопленки. Также ученые ТПУ оценили цитотоксичность разработанных DES на клетках соединительной ткани — фибробластах.
«Предварительные исследования показали, что DES на основе оксикарбоновых кислот эффективно подавляют рост бактерий, предотвращают образование бактериальных биопленок, способны разрушать уже сформированные биопленки и обладают меньшей цитотоксичностью в сравнении с чистыми кислотами», — рассказал Глеб Дубиненко.
На основе разработанных DES и с помощью водорастворимых полимеров, таких как поливиниловый спирт и повидон, политехники синтезировали гель. Комбинации этих полимеров в различных соотношениях позволяют получать эвтектогели с контролируемой растворимостью и степенью набухания, что важно для регулирования длительности проявления материалом антибактериальной активности и скорости его растворения в организме.
Ученые ТПУ также провели анализ физико-химических и биологических свойств эвтектогеля, включая набухание, растворение и высвобождение компонентов, и его поведения в буферных растворах, имитирующих жидкости организма человека.
«В дальнейшем мы планируем провести серию экспериментов по предотвращению образования бактериальных биопленок на поверхностях модельных имплантатов — пористых скаффолдов — на основе поликапролактона и гидроксиапатита. Их планируется изготовить с помощью 3D-печати. Задача этого этапа работы — подтвердить отсутствие на поверхности имплантата закрепленных бактерий и сформированных биопленок», — пояснил Дубиненко.
В работах принимают участие ученые лаборатории плазменных гибридных систем Научно-образовательного центра Б. П. Вейнберга и Научно-образовательного центра Н. М. Кижнера ТПУ. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Materials Letters.
