Создан новый антибактериальный гидрогель

Коллектив исследователей из Института высокомолекулярных соединений РАН, Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена и Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН создал новые биосовместимые композитные наноматериалы на основе биополимеров и неорганических наночастиц, сочетающих выраженную антибактериальную активность и высокие механические характеристики.

Создание высокотехнологичных подходов к синтезу наноматериалов позволяет использовать их для решения различных практически важных задач, включая задачи здравоохранения и улучшения качества жизни людей. Безусловно, одной из важнейших областей применения новых материалов является медицина, где всегда востребованы средства раневой терапии, шовные материалы для хирургии, системы адресной и контролируемой доставки лекарств, новые эффективные имплантаты.

В медицинской практике часто используют синтетические и природные полимеры — они коммерчески доступны, часто обладают необходимой механической прочностью и биосовместимостью. Кроме того, на их основе можно создавать гидрогели — крайне востребованные материалы для щадящих медицинских повязок, тканеинженерных матриц и имплантатов хрящевой ткани.

Важным достоинством гидрогелей является возможность введения в их состав биологически активных веществ и материалов, способных значительно улучшать их терапевтические свойства. В дополнение к традиционным фармацевтическим препаратам — сложным органическим молекулам — в качестве компонентов эффективных лекарственных форм всё чаще рассматриваются неорганические соединения и наноматериалы, прежде всего при создании медицинских изделий для терапии ран различной этиологии, широкого спектра кожных патологий и т.д.

Интерес к действующим веществам неорганической природы связан, прежде всего, с возможностью их масштабируемого и экономичного синтеза, и, что более важно, с долговременной стабильностью их свойств и терапевтического действия.

В связи с этим разработка новых композиционных материалов биомедицинского назначения на основе полимерных гидрогелей и неорганических наночастиц является перспективным направлением, которое приведёт к созданию широкого спектра новых эффективных материалов для медицины.

Для создания таких материалов учёные из ИВС РАН, НМИЦ ТО и ИОНХ РАН использовали композитные гидрогели на основе целлюлозы и полиакриламида, а в качестве биологически активного наполнителя — наночастицы диоксида церия, уникальная биологическая активность которого широко обсуждается во всем мире.

Оригинальный метод получения основы для изготовления композита позволил добиться взаимного переплетения полимерных нитей целлюлозы и полиакриламида, что обеспечило отличные механические характеристики гидрогеля — он не разрушался при сжатии в 5 раз и растяжении в 7 раз. Введение наночастиц оксида церия в полимерный гидрогель в количестве всего 0,5% позволило дополнительно улучшить прочность материала и придать ему выраженные антибактериальные свойства.

Материал проявляет антибактериальные свойства по отношению к известным штаммам болезнетворных микроорганизмов — золотистому стафилококку, синегнойной палочке, клебсиелле пневмонии — наиболее распространённых возбудителей внутрибольничных инфекций, которые с трудом поддаются действию антибиотиков из-за своей высокой резистентности.

Полученные результаты показывают высокую перспективность полученных полимерно-неорганических композитов для использования в составе средств раневой терапии, активно подавляющих возникновение оппортунистических бактериальных инфекций.

Результаты работы, выполненной при поддержке Российского научного фонда (грант 22-13-00068), опубликованы в журнале Cellulose.