Científicos de materiales de la Universidad MISIS han presentado nanorrecubrimientos antibacterianos con una eficacia de hasta el 99,99 % contra patógenos microbianos y fúngicos. Un material a base de nitruro de boro y nanopartículas ultrafinas de plata metalizada u óxido de hierro no presenta los típicos efectos secundarios negativos y, por tanto, puede convertirse en una alternativa segura a los antibióticos en traumatología, cirugía e implantología. Los resultados del trabajo se han publicado en la revista Applied Surface Science .

La historia de la humanidad está ligada a la lucha contra las infecciones, y el problema sigue siendo agudo. Debido a un aumento significativo en el número de intervenciones quirúrgicas y la aparición de bacterias resistentes a los antibióticos, el problema de la supresión de la infección en las primeras etapas ha cobrado especial relevancia. Por ejemplo, según la revista científica Lancet , más de un millón de personas murieron a causa de infecciones bacterianas resistentes a los antibióticos en 2019. Según la misma publicación, la mortalidad por resistencia bacteriana a los antibióticos ahora es superada solo por accidentes cerebrovasculares y enfermedades coronarias.

Además, científicos de todo el mundo están tratando de resolver el problema de las infecciones microbianas causadas por la instalación de implantes durante la cirugía. La cirugía ortopédica y dental es un problema particularmente grave. No es ningún secreto que la terapia farmacológica concomitante para la inflamación alrededor de los implantes a menudo produce efectos secundarios debido a las propiedades de los antibióticos ya las altas dosis.

Un grupo de científicos de NUST MISIS en cooperación con colegas del Centro Estatal de Investigación de Microbiología y Biotecnología Aplicadas ofrecieron una solución no estándar al problema:un triple efecto complejo en un patógeno infeccioso:daño físico a la membrana bacteriana, un efecto bactericida debido a la liberación de iones metálicos y la síntesis de especies reactivas de oxígeno que destruyen patógenos.

"Para resolver el problema, hemos sintetizado recubrimientos que consisten en nanopartículas de nitruro de boro, modificadas con nanopartículas ultrafinas de plata metálica u óxido de hierro. Los portadores de nitruro de boro tienen una forma esférica única con una superficie cubierta con agujas. Las bacterias adheridas mueren debido a la destrucción física de su membrana celular al entrar en contacto directo con la superficie. Los propios recubrimientos emiten iones metálicos según la concentración. Nuestros estudios han demostrado que, a una concentración inhibitoria mínima, las nanopartículas de óxido de hierro (74 μg/cm ² ) suprime eficazmente el crecimiento de bacterias gramnegativas E. coli, así como cepas bacterianas de staphylococcus aureus y streptococcus pneumoniae durante las primeras tres horas. Los recubrimientos con plata en una concentración mínima igual a 12 μg/cm inactivan completamente las bacterias", dijo Christina Gudz, una de las autoras del estudio, investigadora del Laboratorio de Nanomateriales Inorgánicos NUST MISIS.

Resultó que este recubrimiento destruye el 100% de los microorganismos estudiados. Las cepas bacterianas y el hongo Candida parapsilosis mueren dentro de las 24 horas posteriores a la exposición. Según los investigadores, las nanopartículas esféricas y con forma de aguja ("peludas") solo pueden formarse a partir de nitruro de boro.

La actividad bactericida y fungicida mejorada de las muestras obtenidas está asociada con la formación de una gran cantidad de especies reactivas de oxígeno:los radicales libres dañan las membranas de los microorganismos, lo que conduce a su muerte.

Los desarrolladores destacan que las pruebas han demostrado la ausencia de citotoxicidad del recubrimiento, lo que significa que es seguro para el paciente, mientras que su principio activo es eficaz contra los patógenos. La diferencia predominante en el recubrimiento en comparación con los análogos son las dosis mínimas de componentes bactericidas y la ausencia total de un relleno antibiótico, lo que elimina la resistencia.

El equipo probó las muestras obtenidas como recubrimientos para implantes. El siguiente paso será utilizar el desarrollo como material de apósito en traumatología y cirugía. También planean realizar estudios in vitro en el futuro, pero ahora la prioridad es realizar estudios sobre cepas peligrosas de bacterias y virus (Vibrio cholerae, COVID-19, etc.). + Explora más

Las nanopelículas de nitruro de boro reemplazarán a los antibióticos para la protección contra infecciones bacterianas y fúngicas