Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции представили инновационный метод стерилизации медицинских имплантатов с использованием золотых наностержней. Эта технология предполагает применение мельчайших золотых стержней, которые под воздействием света в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR) уничтожают бактерии на поверхности имплантатов.
Публикация результатов работы в журнале Nano Letters может оказать значительное влияние на борьбу с антибиотикорезистентностью, одной из самых серьезных угроз для глобального здравоохранения, по данным Всемирной организации здравоохранения. При введении в организм инородных материалов, вероятность инфекций возрастает, так как иммунная система ослабляется. В итоге пациенты часто нуждаются в длительном курсе антибиотиков, что способствует развитию устойчивых штаммов бактерий.
Для решения этой проблемы команда из Чалмерса разработала метод прикрепления золотых наностержней, размером всего несколько нанометров, к поверхности имплантата. Под действием ближнего инфракрасного света эти стержни нагреваются, убивая все бактерии, но не повреждая окружающие ткани. Как объяснила Майя Ууситало, ведущий автор исследования, «золотые стержни поглощают свет, в результате чего электроны внутри них начинают двигаться и выделять тепло, что приводит к «поджариванию» бактерий».
Хотя инфракрасный свет невидим для человеческого глаза, он способен проникать в ткани, позволяя врачам активировать нагрев наностержней даже после установки имплантата. Золотые стержни занимают лишь около 10% поверхности имплантата, что позволяет сохранить его основные характеристики, такие как способность соединяться с костью.
Ключевым аспектом этой технологии является правильный выбор размера наностержней. Если они будут слишком большими или слишком маленькими, то не смогут эффективно поглощать свет необходимой длины волны, что критично для нагрева.
Для изучения воздействия золотых наностержней на бактерии и клетки человека исследователи использовали рентгеновские лучи для измерения температуры стержней, так как обычные термометры слишком велики для таких малых объектов. Температура наностержней не должна превышать 120 °C, чтобы избежать потери их формы и эффективности.
Одним из преимуществ данной технологии является ее активация только под воздействием ближнего инфракрасного света. Это дает возможность врачам контролировать, когда поверхность имплантата должна быть антибактериальной, что минимизирует негативное воздействие на заживление.
Мартин Андерссон, руководитель исследования, отметил, что данную технологию можно применять вскоре после установки имплантата, чтобы уничтожить любые бактерии, которые могли попасть в организм во время операции. Хотя некоторые клетки могут быть повреждены в процессе нагревания, организм быстро восстанавливается, что снижает негативное влияние на заживление.
Источник: knowridge.com
Источник
