Коллектив ученых Сибирского федерального университета и ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН разработал композитные пленки из бактериальной целлюлозы, нагруженные антибиотиками и наночастицами серебра. В экспериментальных условиях образцы подавляют развитие модельных культур патогенных организмов — кишечной и синегнойной палочек, стафилококка, клебсиеллы. Исследователи отмечают, что полученные пленки могут быть использованы для производства антибактериальных раневых покрытий. Результаты работы опубликованы в журнале Polymer Testing.
Бактериальная целлюлоза — материал, который в последнее время привлек внимание многих исследователей. Микроорганизмы производят это соединение как побочный продукт жизнедеятельности. Целлюлоза, которую синтезируют бактерии, близка к растительной, при этом обладает рядом уникальных свойств — отличается высокой биосовместимостью, не вызывает аллергических реакций или токсичных эффектов при контакте с живыми клетками; имеет наностроение, похожее на структуру тканей человека. Для расширения областей применения бактериальной целлюлозы необходим поиск новых штаммов продуцентов и разработка высокопродуктивных технологий.
Недавно красноярские ученые выделили и запатентовали штамм уксуснокислых бактерий Komagataeibacter xylinus B-12068, способный производить целлюлозу в больших количествах. Это позволило перейти к экспериментам по использованию выделяемого из бактерий соединения в биомедицинских целях. Для производства антимикробных покрытий необходимо прочно связать целлюлозную основу с бактерицидными агентами. При этом, учитывая задачи промышленного масштабирования, технология получения композитной пленки должна быть достаточно простой и не затратной.
Исследователи протестировали несколько антимикробных пленок, представляющих собой композиты целлюлозы с антибиотиками цефтриаксоном и амикацином или наночастицами серебра. Для создания раневых покрытий, нагруженных антибиотиками, пленки пропитывали раствором лекарственного препарата и высушивали. Технология получения покрытий с наночастицами серебра была более сложной. Сначала целлюлозные пленки нагревали в растворе нитрата серебра, а после замораживали, высушивали и прессовали в вакууме.
«Мы детально исследовали свойства полученных покрытий, их способность связывать белки и выделять действующие антимикробные соединения. Оба типа пленок были эффективны в качестве потенциальных раневых покрытий. Пленки с антибиотиками оказались чуть более эффективны, чем с наночастицами серебра, в подавлении патогенных микроорганизмов. Однако пленки с серебром были не токсичными при контакте с клетками, формирующими эпидермис», — рассказывает заведующая лабораторией Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН, доктор биологических наук, профессор Сибирского федерального университета Татьяна Григорьевна Волова.
Работу по созданию антимикробных покрытий можно рассматривать как одно из звеньев будущей технологической цепочки под ключ. Сначала ученые выделили и запатентовали новый штамм бактерий, который способен производить целлюлозу. Потом определили оптимальные условия для синтеза этого ценного соединения. Сейчас научились получать пленки, нагруженные антибактериальными агентами, исследовали их структуру и продемонстрировали важные для медицинских материалов свойства.
«Мы полагаем, что такие материалы можно использовать для лечения ран, в том числе осложненных гнойной инфекцией. Чтобы довести материал до реальной медицины требуется, как минимум, проверить покрытия на животных и масштабировать технологию получения пленок. Важно, что у нас есть свой продуцент целлюлозы —штамм бактерий, и относительно простые регламенты получения антибактериальных раневых покрытий. В стадии завершения и описания — эксперимент по применению разработанных изделий из целлюлозы для лечения модельных повреждений кожных покровов и подкожной клетчатки», — пояснила Татьяна Волова.
Исследование выполнено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Красноярского краевого фонда науки.
Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН
Фото предоставлены Татьяной Воловой
