В НИТУ «МИСиС» синтезировали снабженные антибактериальными компонентами наночастицы на основе нитрида бора, которые в перспективе могут использоваться как инновационный препарат против бактериальных и грибковых инфекций. Лабораторные испытания показали, что полученные материалы эффективны в концентрациях в 6-7 раз меньших, чем обычные антибиотики. Результаты работы опубликованы в международном научном журнале American Chemical Society Applied Materials Interfaces.
К первому антибиотику, пенициллину, в настоящее время устойчивы до 90-98% стафилококков — возбудителей гнойных инфекций. Чтобы получить новый антибиотик, требуется 10-20 лет лабораторных исследований и клинических испытаний. При этом медикаментозная терапия остается основным методом борьбы с инфекциями.
В качестве альтернативы ученые активно исследуют возможности новых антимикробных наногибридов, способных преодолеть лекарственную устойчивость без дополнительных побочных эффектов для пациента.
Коллектив ученых лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Государственного научного центра прикладной микробиологии и биотехнологии и Института биохимии им. Баха разработал наночастицы на основе гексагонального нитрида бора( h-BN), допированные частицами серебра и различными антибиотиками, которые показали высокую бактерицидную и противогрибковую активность.
«Наночастицы h-BN были получены в процессе химического осаждения из газовой фазы при взаимодействии аммиака с парами оксида бора. Осаждение частиц серебра на наночастицы осуществляли методом ультрафиолетового разложения нитрата серебра. Далее наночастицы h-BN были насыщенны терапевтическими препаратами, бактерицидного и фунгицидного действия (гентамицин, амфотерицин В)», — рассказала один из авторов исследования, инженер научного проекта лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Кристина Гудзь.
Полученные наногибриды прошли многочисленные лабораторные биологические тесты, которые включали в себя более 50 типов бактериальных культур, а также 5 типов грибковых культур.
«Мы показали, что даже в пределах одного рода Escherichia Сoli существует множество штаммов кишечной палочки с лекарственной устойчивостью к различным антибиотикам. При этом полученные нами наночастицы, загруженные гентамицином, оказали сильное антибактериальное действие против 38 типов штаммов бактерий кишечной палочки (E. Coli), 2 типов штаммов золотистого стафилококка (S. Аureus) и 2 типов штаммов синегнойной палочки (P. Aeruginosa). После высаживания наночастиц серебра на поверхность, спектр действия материалов увеличился до 47 типов штаммов E. Coli. Кроме того, наночастицы с противогрибковым антибиотиком амфотерицином В показали высокую фунгицидную активность против штаммов грибов C. Albicans, C. auris, C. parapsilosis и N. Crassa», — пояснила Кристина Гудзь.
При этом полученные наногибриды оказались способны уничтожать бактериальные и грибковые популяции в гораздо меньших концентрациях, чем существующие антибиотики. Минимальная поражающая концентрация гентамицина против штамма E.Coli U-78 равна 64 мг/л, наночастицы BN-антибиотик показали результат при объеме 40 мг/л.
В случае наногибридов Ag/BN-антибиотик потребовалось почти в 6-7 раз меньшее количество антибиотика: минимальная концентрация гентамицина против штамма E.Coli U-122 равна 256 мг/л, и всего 40 мг/л наногибрида требуется для аналогичного действия.
Кроме того, наногибриды обладают рядом преимуществ из-за повышенной способности сорбировать антибиотики (большая удельная площадь поверхности), проницаемости сосудов и способности преодолевать гематоэнцефалический барьер, обеспечивая непрерывную доставку лекарств в область инфекции. Наногибриды с размером 100 нм показали в 2,5 и 6 раз более высокую сорбционную способность антибиотика по сравнению с микрочастицами диаметром 1 мкм и 10 мкм соответственно.
По мнению разработчиков, применение новых материалов, насыщенных лекарственными препаратами, позволит существенно снизить фармацевтическую нагрузку на организм за счет доставки бактерицидного препарата непосредственно в область возникновения инфекции.
В настоящее время коллектив продолжает доклинические испытания полученных наногибридов. Исследование ведется в рамках проекта РНФ № 20-19-00120.