Новое стекло может заменить антибиотики

Новый вид биоактивного стекла может стать серьёзным конкурентом антибиотиков.

Фото Pixabay.

Бактерии – постоянные спутники человека, однако не все из них дружелюбны. В обычных условиях иммунитет способен справиться с большинством вредоносных микробов, однако в некоторых случаях мы нуждаемся в помощи извне. Материал, который создала команда учёных из Великобритании и Канады, выводит эту помощь на новый уровень.

В статье журнала ACS Biomaterials Science and Engineering рассказывается об экспериментах исследователей из Астонского университета по легированию фосфатного стекла (оно отличается от традиционного тем, что его основу составляет оксид фосфора P2O5, а не оксид кремния SiO2). Добавляя в него разные концентрации оксида кобальта, учёные регистрировали антибактериальный и антигрибковый эффект, который был мощнее, чем у антибиотиков.

Отметим, что фосфатное стекло не первый раз привлекает внимание учёных. Например, недавние эксперименты показали, что его можно использовать для пломбирования зубов и протезирования.

Существует несколько видов биоактивного стекла, но для вышеупомянутой работы учёные создали новый "рецепт", который включал фосфатное стекло и примеси кобальта. Данную смесь обжигали в печи при температуре более 1000 градусов по Цельсию.

После обжига смесь быстро остужали, что заставляло её кристаллизоваться. В результате таких манипуляций получался очень мелкий порошок.

Затем учёные добавляли порошок с разной концентрацией кобальта в чашки Петри с вредоносными микробами. Эксперименты показали, что стекло с наибольшим содержанием кобальта полностью уничтожило колонию кишечной палочки (Escherichia coli) за шесть часов, вызывающий "молочницу" грибок вида Candida albicans и 99 процентов колонии очень опасного золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) — примерно за сутки.

Позднее исследователи выяснили, что при контакте с ионами металла разрушается клеточная мембрана патогенов, в результате чего они погибают. К слову, подобным действием обладают также медь, цинк и серебро.

"Мы полагаем, что наш материал снизит количество внутрибольничных инфекций, устранит потребность в антибиотиках", — рассказывает доктор Ричард Мартин (Richard Martin) из Университетской школы инженерии и прикладных наук Астонского университета.

По данным Европейского центра профилактики и контроля заболеваний, около четырёх миллионов человек ежегодно инфицируются, находясь на лечении в медицинских учреждениях, причём около 37 тысяч из них погибают в результате осложнений. Дело в том, что в больницах многие штаммы патогенов вырабатывают резистентность к антибиотикам, однако "привыкнуть" к биостеклу у бактерий не получится.

Предполагается, что материал можно будет применять для изготовления хирургических инструментов. Это в свою очередь сделает их более безопасными.

"После того как инфекция успела, её гораздо труднее лечить, — говорит Ричард Мартин. — Начинают формироваться бактериальные биоплёнки, с которыми гораздо сложнее бороться. Стекло обеспечивают локальную защиту, чтобы в первую очередь предотвратить формирование инфекции".

Стоит отметить, что смесь фосфатного стекла и кобальта известна со времён Средневековья и использовалась для изготовления витражей. Металл придаёт стеклу глубокий синий цвет.

Ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали, что устойчивых к антибиотикам опасных супербактерий становится всё больше, и о том, что предупредить об устойчивости бактерий к лекарству может специальная компьютерная программа.

Кроме того, был раскрыт секрет беспрепятственного проникновения золота сквозь клеточную мембрану. Специалисты также выяснили, что животный жир и пальмовое масло разрушают клеточные мембраны.