Русские мироэлементы: наноиголки защищающие импланты от бактерий

Есть фамилии с русскими окончаниями. Русская наука и технологии развиваются.

27.08.2023
Ученые из МФТИ, Института биохимии и генетики УФИЦ РАН и Тамбовского государственного технического университета разработали покрытия, которые обезопасят от микробного загрязнения импланты, вживляемые в человеческий организм. Работа опубликована в журнале Biofouling.

Импланты в основном используют для замещения дефектов в живых тканях. Наиболее известные виды — это протезы для суставов и внутренних органов, сердечные стимуляторы и заменители стенок кровеносных сосудов. Также имплантаты применяют в косметологии, например для увеличения женской груди, или внедряют под кожу в виде микрочипов для приобретения дополнительных функций. Очень важно при операции не занести вместе с имплантируемым материалом в организм человека патогенные микроорганизмы. Число инфекций, вызванных подобными заражениями, превышает 100 тысяч случаев в год. В целом, около 5% имплантов содержат на себе очаги опасной для человека биопленки — колоний микробов.  

Ученые ищут решение этой проблемы в разработке новых антибактериальных наноструктурированных поверхностей. Сотрудники Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ с коллегами исследовали влияние параметров наноструктурирования на антибактериальные свойства силиконовых поверхностей.

На силиконовые подложки они нанесли наностолбики-иголочки различных размеров методом мягкой литографии. Это способ изготовления с помощью специальных эластичных штампов. Иголочки препятствуют оседанию на поверхности бактерий и образованию биопленок.

«Диаметр столбиков — 500 или 700 нанометров, а расстояние между ними — вдвое больше. Причем эти параметры — на порядок меньше, чем размеры бактерий. Микробам “неудобно” оседать на такую игольчатую поверхность», — рассказала Мария Баршутина, старший научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.

Когда бактерия пытается «сесть» на столбики, ее оболочка растягивается.