Новые типы материалов для создания поверхностей, убивающих или подавляющих микробов, смогут останавливать инфекции еще до того, как они попадут в организм

В настоящее время 700 000 человек ежегодно умирают от лекарственно-устойчивых заболеваний. За последнее десятилетие список медпрепаратов, которые мы можем задействовать против вредных бактерий, сократился. В то же время другие болезнетворные организмы - грибы, вирусы и паразиты - также развивают устойчивость к лекарствам, которые мы используем для борьбы с ними, почти так же быстро, как мы создаем новые. Это означает, что болезни, которые они вызывают, лечить становится все труднее. О новых типах материалов для создания поверхностей, убивающих или подавляющих микробов, расскажем далее.

Что говорит Джеральд Ларруи-Маумус

Джеральд Ларруи-Маумус, исследователь инфекционных заболеваний из Имперского колледжа Лондона в Великобритании, предупреждает: «Если мы ничего не будем делать, в год начнут умирать 10 млн человек».

Он среди тех, кто ищет новые способы борьбы с устойчивостью к противомикробным препаратам. Его план состоит в том, чтобы превратить те самые поверхности, которые используют многие из этих патогенов для передачи от человека к человеку, в оружие против них.

«Поверхности, которых мы касаемся в повседневной жизни, могут быть способом передачи бактерий», - говорит Ларруи-Маумус. Действительно, COVID-19 может сохраняться на картоне до 24 часов, а на пластике и нержавеющей стали остается активным до 3 дней. Некоторые бактерии, в том числе кишечная палочка и MRSA, живут в течение 2 месяцев на неорганических поверхностях, в то время как инфекционные дрожжи могут сохраняться в течение пары недель. Это только подчеркивает важность регулярной дезинфекции поверхностей, к которым часто прикасаются люди.

Применение медных сплавов

Некоторые ученые надеются, что, просто изменив текстуру используемых поверхностей или покрывая их веществами, которые быстро убивают бактерии и вирусы, можно победить инфекции еще до того, как они попадут в наш организм.

Ларруи-Маумус делает ставку на медные сплавы. Ионы в медных сплавах обладают одновременно противовирусным и антибактериальным действием и способны убить более 99,9 % бактерий в течение 2 часов. Медь даже более эффективна, чем серебро, которому требуется влага для активации антимикробных свойств.

«Лучше всего задействовать медь, потому что человечество применяло ее на протяжении 3000 лет, - говорит Ларруи-Маумус. – Древние греки уже использовали медь для приготовления пищи и медицинских целей».

Отрицательные свойства меди

Однако сегодня медь не так широко используется в медицинских учреждениях. Это дорогой материал и его сложно чистить, поэтому многие люди его не любят. Не все, например, хотят сидеть на металлическом сиденье унитаза. «Именно поэтому медь была вытеснена нержавеющей сталью, а затем пластиком, который легкий и недорогой. Кроме того, пластик можно использовать только один раз, а это означает, что его не нужно постоянно стерилизовать, - говорит Ларруи-Маумус. – Хотя невозможно покрыть все поверхности медью, ее применение в создании часто используемых элементов, таких как кнопки подъемника и дверные ручки, может помочь притормозить распространение микробов».

Новый метод

Также медные поверхности можно подвергать обработке лазером для создания шероховатой текстуры. В итоге площадь этих поверхностей увеличится и, как следствие, повысится количество бактерий, которые они могут убить. Исследователи из Университета Пердью в Индиане, разработавшие этот метод, обнаружили, что с помощью него можно всего за пару часов погубить даже высококонцентрированные штаммы бактерий, устойчивых к антибиотикам. Такие технологии могут быть полезны не только для создания дверных ручек, но также для снижения вероятности инфицирования медицинских имплантатов, таких как протезы бедра.

Идеи от Елены Ивановой

«Крылья цикады известны своим эффектом самоочищения, - говорит Елена Иванова, биохимик из университета RMIT в Австралии. – Крылья этих насекомых супергидрофобны, что означает, что капли воды отскакивают от них так же, как от листьев лотоса, позволяя загрязнениям скатываться вместе с водой. Что еще более важно, они усеяны крошечными шипами, которые не позволяют бактериальным клеткам размножаться на их поверхности. По сути это уникальный механизм, разработанный природой».

Иванова утверждает, что сложные зигзагообразные формы будут особенно эффективны в фильтрах для воды и кондиционерах. А листы графена невероятно тонкие, с острыми краями, могут прорезать мембрану бактерии и убить ее.

Она обращает внимание на возможности титановых сплавов. Их можно протравить гидротермально: металл расплавится под действием высокой температуры и давления и превратится в тонкий лист с острыми краями, уничтожающий различные типы бактерий. А диоксид титана при воздействии ультрафиолетового света может произвести активные формы кислорода (пероксиды), которые уничтожат микробов.

Идея от Алехандры Понсе

«Существует множество свидетельств эффективности эфирных масел в виде антибактериальных и противовирусных компонентов, - заявляет Алехандра Понсе, инженер-химик Национального университета Мар-дель-Плата в Аргентине. - Возьмите масло чайного дерева. Это сильно пахнущее вещество, которое послужило вдохновением для создания ряда косметических продуктов. Недавние исследования показали, что аэрозоль масла чайного дерева обладает сильным противовирусным действием и убивает модельные вирусы с эффективностью более 95 % в течение 5-15 минут после применения».

В любом случае этим технологиям потребуется время, чтобы найти коммерческих партнеров и расширить масштабы. Некоторые примеры уже существуют. Sharklet - это пластиковая пленка, которая имитирует кожу акулы за счет ромбовидного рисунка на поверхности, где бактерии не могут поселиться. Она уже используется в медицинских устройствах, таких как катетеры, которые могут переносить инфекцию в организм. А покрытие MicroShield 360 было нанесено на сиденья в самолетах, чтобы уберечь их от бактерий.

«Мы окружены инфекциями, поэтому то, с чем мы сейчас сражаемся, не является чем-то необычным, - говорит Ларруи-Маумус. - И что очень важно, так это подготовиться к следующей пандемии. Мы не знаем, когда она начнется».