Ученые из Университета Джеймса Кука открыли метод нанесения натуральных растительных экстрактов, таких как масло чайного дерева, в качестве покрытия для медицинских устройств, процесс, который может ежегодно предотвращать миллионы инфекций.
Профессор Мохан Джейкоб, глава отдела электротехники и электроники JCU, возглавляет группу, изучающую проблему. Он сказал, что для борьбы с инфекциями проводится все больше незапланированных операций, в основном вызванных бактериальной активностью на медицинских устройствах и последующим образованием на них «биопленки».
Только в США ежегодно регистрируется около 17 миллионов новых инфекций, связанных с биопленкой, что приводит примерно к 550 000 смертельных исходов каждый год. Считается, что около 80% мировых инфекций, связанных с хирургией, могут быть связаны с образованием биопленки, - сказал он.
Профессор Джейкоб сказал, что команда преобразовала продукты на растительной основе, известные как вторичные метаболиты растений (PSM), в полимерные покрытия для медицинских устройств, включая имплантаты.
Они получают из таких веществ, как эфирные масла и экстракты трав, и они обладают относительно мощной антибактериальной активностью широкого спектра действия. PSM - это недорогой возобновляемый ресурс, доступный в коммерческих количествах, с ограниченной токсичностью и потенциально, другие механизмы борьбы с бактериями, чем у синтетических антибиотиков».
Профессор Джейкоб сказал, что исследование группы решило постоянную проблему преобразования экстрактов растений из жидкого состояния в твердое в качестве покрытия для медицинских устройств без существенной потери эффективности.
Д-р Катя Базака является адъюнкт-старшим научным сотрудником и членом команды. «Мы использовали плазменные методы в реакторе, содержащем пары эфирных масел. Когда пары подвергаются воздействию тлеющего разряда, они трансформируются и оседают на поверхности имплантата в виде твердого биологически активного покрытия. Они показали хорошие антибактериальные свойства», - сказала она.
Основным преимуществом этого подхода является то, что мы не используем другие химические вещества, такие как растворители, в процессе изготовления. Таким образом, нет угрозы того, что потенциально опасные химические вещества останутся в покрытии или повредят его. поверхности материала, на который наносится покрытие. Это также делает процесс изготовления более экологичным», - сказал д-р Базака.
Профессор Джейкоб сказал, что группа JCU в настоящее время является мировым пионером в разработке тонких полимерных пленок растительного происхождения, опубликовав более 70 исследовательских статей и шесть кандидатских диссертаций в этой области.
Профессор Ян Аткинсон, директор отдела электронных исследований JCU и соавтор проекта, сказал, что работа недавно была расширена на морские организмы, чтобы предотвратить рост биопленок на водных датчиках и их последующий выход из строя.
«Еще одна привлекательная особенность этих покрытий - их оптическая прозрачность, что может быть очень важно, если вы используете их для покрытия контактных линз или оптических окон в водных датчиках», - сказал он.
Профессор Джейкоб и его аспиранты в настоящее время сотрудничают с доктором Питером Малви и адъюнкт-профессором Джеффом Уорнером в Австралийском институте тропической медицины и медицины при JCU для изучения активности различных типов бактерий на растительной основе. покрытия.
Фон
Несмотря на то, что синтетические антибиотики были лучшим оружием для искоренения микробных инфекций с момента появления пенициллина, чрезмерное использование этих лекарств постепенно делает их неэффективными. Ученые считают, что, если в ближайшее время не будут разработаны новые стратегии, лечение может вернуться в эпоху, когда легкие травмы и распространенные инфекции перерастают в серьезные медицинские проблемы.
Большинство растений производят органические молекулы в качестве антимикробных агентов для борьбы с вредными микроорганизмами. За последние несколько десятилетий прогресс в синтезе наноразмерных материалов, в частности в производстве с помощью плазмы, предоставил средства для сохранения антимикробной активности вторичных метаболитов растений в биоактивных покрытиях.
Несмотря на то, что команда JCU исследовала множество природных предшественников, их основное внимание было сосредоточено на эфирном масле австралийского происхождения, масле чайного дерева (Melaleuca alternifolia) и его компонентах. В рамках докторской диссертации доктор Катя Базака разработала антибактериальные покрытия из терпен-4-ола, который является основным компонентом масла чайного дерева.