Учёные НИТУ МИСИС превратили обычный пластырь в оружие против супербактерий
В последние десятилетия проблема лечения хронических и инфицированных ран приобретает всё большую актуальность в связи с ростом антибиотикорезистентности и увеличением числа пациентов с нарушенными регенеративными способностями тканей. Традиционные перевязочные материалы зачастую выполняют лишь барьерную функцию, оставляя открытыми вопросы, связанные с купированием кровотечения, подавлением патогенной микрофлоры и стимуляцией заживления. Прорывное решение в этой области предложили учёные Национального исследовательского технологического университета «МИСИС», которые представили усовершенствованный многофункциональный пластырь нового поколения. В основе разработки лежит наноматериал, объединяющий полимерные волокна и наночастицы оксида цинка, что позволяет одновременно останавливать кровь, бороться с широким спектром бактерий и грибков, включая устойчивые штаммы, и при этом не травмировать живые ткани.
Современные требования к раневым покрытиям выходят далеко за рамки простой изоляции повреждённого участка. Идеальный пластырь должен не только защищать рану от внешних загрязнений, но и активно способствовать регенерации, поддерживать оптимальный влажностный баланс и, что критически важно, предотвращать развитие инфекции. Именно вторичное инфицирование становится одной из главных причин замедленного заживления, образования грубых рубцов и перехода острого процесса в хроническую форму. Особую опасность представляют внутрибольничные штаммы и микроорганизмы с множественной лекарственной устойчивостью, против которых традиционные антисептики и антибиотики всё чаще оказываются бессильны.
Исследовательская группа НИТУ МИСИС подошла к решению этой проблемы с позиций наноинженерии. Учёные создали тонкие полимерные мембраны, представляющие собой сеть волокон, морфология которой удивительно напоминает естественный внеклеточный матрикс кожи человека. Такая архитектура обеспечивает не только механическую защиту, но и создаёт идеальный «каркас» для миграции клеток кожи, что ускоряет процессы эпителизации. Базовым материалом для изготовления мембран выбран поликапролактон — биосовместимый и биоразлагаемый полимер, уже хорошо зарекомендовавший себя в тканевой инженерии. Однако ключевое новшество заключается в функциональных добавках: в объём волокон интегрированы наночастицы оксида цинка, а на поверхность структуры закреплён хлоргексидин — проверенный десятилетиями антисептик широкого спектра действия.
Как пояснила инженер научного проекта НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС Юлия Макарец, такое комбинирование даёт синергетический эффект. Хлоргексидин обеспечивает молниеносную бактерицидную атаку сразу после контакта с раневой поверхностью, быстро подавляя вегетативные формы микроорганизмов. В то же время наночастицы оксида цинка работают как долговременный резервуар антимикробной активности, высвобождая ионы цинка на протяжении длительного времени. Это создаёт постоянный защитный барьер, предотвращающий реколонизацию раны патогенами. В ходе лабораторных испытаний новый материал продемонстрировал высокую эффективность против целого арсенала опаснейших возбудителей кожных инфекций: золотистого стафилококка, энтерококков, кишечной палочки, ацинетобактеров и грибка Candida auris, который известен своей устойчивостью ко многим противогрибковым препаратам. Показатели снижения численности патогенов в экспериментах достигали поразительных значений — более чем в миллион раз.
Но защита от микробов — лишь одна сторона медали. Острое кровотечение при травмах остаётся критическим фактором, влияющим на исход лечения. Здесь разработка учёных также показала впечатляющие результаты. Благодаря особой микроструктуре волокнистого покрытия и гемостатическим свойствам наночастиц, новый пластырь способен уменьшать объём кровопотери более чем в шесть раз и сокращать время остановки кровотечения примерно в полтора раза. Это делает материал перспективным не только для бытового применения, но и для использования в экстренной медицине, при оказании первой помощи в полевых условиях или в условиях дефицита времени.
Руководитель проекта, научный сотрудник НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС Кристина Котякова, отметила, что данная работа стала логическим продолжением многолетних исследований коллектива. На предыдущих этапах команда экспериментировала с наночастицами оксида меди и антибиотиком Банеоцин. Однако новая версия пластыря, основанная на оксиде цинка и хлоргексидине, обладает важным преимуществом — она позволяет снизить потенциальные риски, связанные с широким применением антибиотиков, в частности, угрозу развития резистентности. Отказ от антибактериальных препаратов в пользу комбинации антисептика и неорганических наночастиц делает разработку более безопасной в долгосрочной перспективе и расширяет область её применения без опасений возникновения перекрёстной устойчивости у микроорганизмов.
По словам ректора НИТУ МИСИС Алевтины Черниковой, данная инновация имеет не только академическую, но и высокую практическую значимость. Упрощение раневой терапии, сокращение сроков выздоровления и улучшение качества жизни пациентов — приоритеты, которые стоят перед современной медицинской наукой. Созданный наноматериал, сочетающий в себе бактерицидные, гемостатические и регенеративные свойства, может стать основой для целого поколения перевязочных средств нового типа, востребованных как в стационарах, так и в амбулаторной практике, особенно в хирургии, комбустиологии и дерматологии.
Исследование проводилось при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 24-79-10121), а его результаты опубликованы в авторитетном рецензируемом журнале ACS Applied Materials & Interfaces, входящем в первый квартиль (Q1). Это подтверждает высокий уровень работы и её соответствие мировым стандартам в области материаловедения и биомедицины. Впереди у учёных — доклинические и клинические испытания, а также оптимизация технологии для масштабирования производства, но уже сейчас очевидно, что предложенное решение имеет все шансы совершить переворот в подходе к лечению ран.