Научный коллектив НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Чехии и Новосибирска представил наноструктурированные повязки с медным покрытием, способные быстро высвобождать ионы меди в жидкой среде. Данный материал имеет большие перспективы использования в качестве перевязочного материала для ран благодаря интересному синергетическому эффекту: с одной стороны, быстрое высвобождение ионов меди убивает бактерии, с другой — стимулирует регенерацию тканей с активацией иммунных клеток. Результаты опубликованы в международном научном журнале Membranes.
Антибактериальные свойства меди известны с древнейших времен. Сегодня нановолокна с медным покрытием востребованы в процессах промышленного катализа, электрохимии, зондирования, а также активно изучаются для применения в биомедицине. Биомедицинское использование нановолокон покрытых медью особенно популярно, поскольку они эффективно ускоряют заживление ран, могут фильтровать бактерии и вирусы и регенерировать костную ткань.
Преимущество использования структуры нановолокон вместо других форм нано- или микроматериалов заключается в их высоком соотношении поверхности к объему, и, что важно в производстве, возможности изготавливать из таких материалов листы или фольги без каких-либо ограничений по размеру.
Однако, получение покрытых медью нановолокон довольно сложная задача, требующая большого количества химических этапов, а значит, и значительных финансовых и организационных затрат.
Международному коллективу ученых НИТУ «МИСиС», НИИКЭЛ – филиал ИЦиГ СО РАН и CEITEC BUT впервые удалось нанести медь на термочувствительные полимерные волокна методом магнетронного распыления.
«В данной работе мы показали простой, надежный и масштабируемый метод получения нановолокон с медным покрытием, основанный на магнетронном напылении меди на основу из биоразлагаемых нановолокон из поликапролактона (PCL). Термочувствительные полимерные нановолокна никогда не тестировались в качестве подложки для осаждения меди магнетронным распылением. Основная проблема заключалась в нанесении хорошо адгезируемого металлического покрытия на поверхность мембраны PCL с высоким содержанием меди без разрушения нановолоконной структуры основы», – рассказала соавтор исследования, научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Елизавета Пермякова.
Смотрите также: Ученые НИТУ «МИСиС» усовершенствовали формулу расчета жесткости наноматериалов
По словам авторов, они впервые провели крупномасштабное моделирование облучения пленок методом молекулярной динамики, которое позволило прогнозировать глубину проникновения ионов и настраивать условия осаждения до нужных параметров.
Полученные нановолокна были протестированы в качестве антибактериальных агентов для различных грамположительных и грамотрицательных бактерий. Как показали лабораторные опыты, быстрое выделение в жидкой среде ионов меди (концентрация до 3,4 мкг/мл) привело к значительному подавлению колоний кишечной палочки и золотистого стафилококка.
При этом ионы меди необходимы для бактериостатического действия клеток иммунной системы. Реакционноспособные полимерные покрытия, плазменно-осажденные на поверхность нановолокон с медью, можно применять в качестве ускоряющего «субстрата» жизнеспособных белков, пептидов или лекарств.
Нановолокна с медным покрытием станут отличным антибактериальным и пробиотическим материалом для перевязок ран благодаря интересному синергетическому эффекту: с одной стороны, быстрое высвобождение ионов меди убивает бактерии, а с другой стороны, стимулирует регенерацию с активацией иммунных клеток.
В настоящее время научный коллектив исследует универсальность использования разработанных нановолокон для биомедицинских приложений. Проведенное исследование финансировалось Российским фондом фундаментальных исследований РФФИ (проект № 20-52-26020) и Чешским научным фондом (проект № GACR 21-12132J).
Подпишитесь на наш канал в Telegram
