IBM Research: ни одному микробу не скрыться
Практически в каждом доме есть средства для дезинфекции – всем известный йод или медицинский спирт. Также почти у всех есть «хлорка», которая на самом деле представляет собой раствор гипохлорита натрия. Все они представляют собой антисептики – вещества, которые уничтожают бактерии на обрабатываемых поверхностях. Кроме химического метода дезинфицирования используются и физические – кипячение, озонирование или обработку ультрафиолетовым излучением.
Но если в обычной жизни вышеперечисленных средств в большинстве случаев вполне достаточно, то в лечебных учреждениях дезинфицирующие средства имеют значительно более важное значение. В частности, очень высоки требования к обеззараживанию медицинского оборудования и внутрибольничных помещений – внутрибольничные инфекции в США, например, находятся в пятерке основных причин смертности. При этом бактерии постепенно приобретают все большую устойчивость к лекарственным препаратам, в частности, к антибиотикам. Кроме повышения прямой устойчивости бактерий, большую проблему представляют биопленки из мертвых бактерий, которые защищают живые микроорганизмы и не позволяют их уничтожить.
В попытке решить эти проблемы, ученые из компании IBM совместно с Сингапурским институтом биоинженерии и нанотехнологий (Institute of Bioengineering and Nanotechnology) разработали новый противомикробный гидрогель. Он более чем на 90% состоит из воды. Важнейшей способностью нового вещества является его возможность бороться с микробными пленками.
В ходе работы исследователям удалось создать вещество, состоящее из полимерных макромолекул, сочетающее в себе такие свойства, как растворимость в воде, положительный заряд и способность к биологическому разложению микробов, к которым прикасается. При смешивании с водой и нагревании до температуры тела полимеры самостоятельно формируют синтетический гель: небольшие сегменты полимеров соединяются друг с другом подобно тому, как сцепляются зубцы молнии на одежде, обеспечивая загустевание водного раствора до эластичного состояния.
При нанесении гидрогеля на зараженную поверхность или открытую рану, его положительный заряд притягивает все отрицательно заряженные клеточные мембраны микроорганизмов – подобно тому, как мощный магнит притягивает железные опилки. В отличие от большинства антибиотиков и гидрогелей, которые нацелены на внутреннюю биомеханику бактерий для предотвращения их размножения, новый гидрогель убивает бактерии путем разрушения мембраны, что исключает возникновение любой формы резистентности. Мутации в этом случае вредным микробам не помогут.
По мнению исследователей из IBM Research, новый гель появился очень своевременно – именно тогда, когда традиционные химические и биологические методы борьбы с лекарственно-устойчивыми бактериями и инфекционными заболеваниями становятся все менее эффективными.
Исследовательская программа IBM по полимерам для медицины была запущена в IBM Research четыре года назад. При этом программа опирается на многолетний опыт разработки материалов, традиционно используемых в полупроводниковых технологиях.