Опасных бактерий изводят плазмой

Растущая озабоченность по поводу устойчивых к антибиотикам инфекций в сочетании с преобладанием внутрибольничных инфекций от хирургических инструментов, имплантов и различных поверхностей не могли остаться без ответа.

В последние годы ученые активизировали разработку противомикробных материалов.

Традиционные химические методы, используемые для создания биоцидных материалов, сложны, трудоемки и дороги. В издании Journal of Applied Physics исследователи из Бельгии, Чехии и Италии представили руководство, в котором они исследуют многообещающую альтернативу под названием инженерия поверхности на основе плазмы.

Инженерия на основе плазмы — это недорогой и экологически чистый метод, поскольку не задействует растворители, а еще его довольно просто масштабировать до промышленного производства, — заметил соавтор Антон Никифоров.

Технология основана на использовании неравновесной плазмы, или частично ионизированного газа, в котором происходят химические реакции, меняющие свойства материала на поверхности. Различные температурные уровни плазмы — обычно этоионизированные инертные газы, кислород или воздух — формируют разные химические пути. Реакциями можно управлять, регулируя электрическую мощность для активации поверхности, нанесения покрытий и наноструктурирования поверхности практически любого твердого материала.

Плазменная инженерия позволяет создавать поверхности, которые:

• уничтожают микроорганизмы при контакте,
• препятствуют их скапливанию и
• способны выделять лекарства.

Материалы контактного действия уничтожают микробов, прокалывая их микроскопическими шипиками. Одно из исследований показало, что протравленные плазмой черные кремниевые наностолбики обладают высокой антибактерицидностью в отношении разных бактерий, включая золотистый стафилококк — устойчивый к антибиотикам микроорганизм, способный вызывать серьезные кожные инфекции, поражающие кровеносную систему, легкие, сердце и костную ткань.

Материалы, образующие биопленки на поверхностях, исключают скапливание бактерий и других опасных микробов. Некоторые такие материалы буквально создавались по образу и подобию природных. Например, крылья цикад и стрекоз отталкивают влагу, и ученые разработали походие покрытия с нанополосками, которые вырабатывают биохимические вещества и убивают микробов.

Плазменные полимеризованные супергидрофобные тонкие покрытия препятствуют прилипанию бактерий благодаря отсутствию на них влаги.

Поверхности, высвобождающие лекарства, контролируют выделение противомикробных веществ, доставляя высокие дозы антибиотиков строго в таргетные места, что особенно полезно после хирургических операций.

Для создания таких поверхностей ученые разработали множество плазменных методов, включая травление при низком и атмосферном давлении, плазменную полимеризацию, напыление, газовую агрегацию наночастиц, и аэрозольное плазменное осаждение и различные комбинации этих методов.

К сожалению, до сих пор существуют нерешенные проблемы: например, ученым предстоит понять, как бактерии прилипают к поверхностям и что именно происходит во время их уничтожения. Развитие противомикробных технологий поможет им в этом.

05.01.2022