NUST MISIS materialforskare har presenterat antibakteriella nanobeläggningar baserade på bornitrid, som är mycket effektiva mot mikrobiella patogener (upp till 99,99%). De kan bli ett säkert alternativ till vanliga antibiotika inom implantologi eftersom de inte har typiska negativa biverkningar. Resultaten av arbetet publiceras i den internationella vetenskapliga tidskriften ACS tillämpade material och gränssnitt .

Nu för tiden, på grund av den betydande ökningen av antalet kirurgiska ingrepp runt om i världen, forskare löser problemet med mikrobiella infektioner orsakade av implantat. Detta är särskilt allvarligt vid ortopediska och tandläkaroperationer. Det är ingen hemlighet att samtidig läkemedelsbehandling för inflammation runt implantat ofta leder till biverkningar på grund av de karakteristiska egenskaperna hos antibiotika, samt dess höga doser.

En grupp unga forskare från NUST MISIS har föreslagit en icke-standardiserad lösning på problemet genom att undersöka interaktionen mellan antibiotikaresistenta gramnegativa bakterier Escherichia coli (E.coli) och en nanofilm bestående av en strukturerad bornitridyta. Det visade sig att en sådan beläggning inaktiverar 100 % av bakteriecellerna efter 24 timmar.

"Hexagonal bornitrid har ett komplex av unika fysikalisk-kemiska och mekaniska egenskaper. Som ett resultat av experimenten, vi har funnit att den speciella specifika strukturen hos bornitridnanopartiklar ger en bakteriedödande effekt som är jämförbar med den hos ett antibiotikum:bakterier dör som ett resultat av direkt fysisk kontakt med en speciell nålformad yta av nanofilmen. På samma gång, det finns inga biverkningar som är typiska för ett antibiotikum på kroppens vävnader, och bornitrid i sig orsakar inte cytotoxicitet, sa Christina Gudz, medförfattare till studien, en forskare vid NUST MISIS Inorganic Nanomaterials Laboratory.

Forskarna gick längre och fyllde mikroporerna i en tunn beläggning av bornitrid med antibiotikumet gentamicin. Resultatet är en antibakteriell effekt på grund av den fullständiga frisättningen av läkemedlet under en kort initial period. Dessutom, dess dos var en storleksordning mindre än med en konventionell injektion.

"Med hänsyn till en genomsnittlig patientvikt på 60 kg, hans dagliga antibiotikados är cirka 180 mg; förutsatt att implantatområdet är säga, 30 cm ² och med tanke på att 55 μg antibiotikum frigörs från nanobeläggningen som studeras den första dagen, det visar sig att den föreslagna metoden förutsätter 100 gånger mindre antibiotika än med en standardinjektion, tillade Christina Gudz.

Enligt författarna till utvecklingen, appliceringen av en antibakteriell film baserad på bornitridnanopartiklar på implantatet kan minimera risken för bakteriell kontaminering på grund av själva ytans fysiska egenskaper, såväl som, i fallet med antibiotikamodifiering, lokal tillförsel av en minimal mängd av den bakteriedödande komponenten utan att vikta implantatet.

För närvarande, teamet slutför in vitro-studier av de erhållna beläggningarna och arbetar också med att optimera beläggningsmetoden för dess framtida användning.