Углубляющаяся озабоченность по поводу инфекций, устойчивых к антибиотикам, в сочетании с преобладающими внутрибольничными инфекциями от хирургических инструментов, имплантатов и поверхностей, к которым часто прикасаются, в последние годы ускорила разработку противомикробных материалов.
Традиционные методы влажной химии, используемые для создания биоцидных материалов, сложны, трудоемки и дороги. В журнале Journal of Applied Physics издательства AIP Publishing исследователи из Бельгии, Чехии и Италии представляют учебное пособие, в котором они исследуют многообещающую альтернативу, называемую плазменной инженерией поверхностей.
«Плазменный инжиниринг - недорогой и экологически безопасный метод, поскольку он не требует использования растворителей и может быть относительно легко масштабирован до промышленного производства», - сказал соавтор Антон Никифоров.
Технология основана на неравновесной плазме или частично ионизированном газе, который вызывает химические реакции для изменения свойств на поверхности материала. Различные уровни температуры в плазме - обычно ионизированные благородные газы, кислород или воздух - создают различные химические пути. Реакцией можно управлять, регулируя электроэнергию для активации поверхности, нанесения покрытия и наноструктурирования поверхности практически любого твердого материала.
Плазменная инженерия может создавать поверхности, убивающие контакт, предотвращающие обрастание и выделяющие лекарства. Материалы, убивающие контакт, уничтожают микроорганизмы с помощью микроскопических шипов, которые прокалывают микроорганизмы при контакте. Одно исследование показало, что наностолбчатые структуры из черного кремния с плазменным травлением обладают высокой бактерицидностью против различных бактерий, включая Staphylococcus aureus, устойчивую к антибиотикам бактерию, хорошо известную тем, что она вызывает серьезную кожную инфекцию, которая также может поражать кровоток, легкие, сердце и кости.
Необрастающие материалы предотвращают накопление микроорганизмов на поверхностях с образованием биопленок и других опасных микробных сред. Некоторые из этих материалов вдохновлены тем, что уже изобрела природа, например, противообрастающими свойствами крыльев цикад и стрекоз, которые состоят из наностолбиков, убивающих микробы при контакте и производящих биохимические вещества для отталкивания влаги.
Плазменная полимеризация супергидрофобных тонких покрытий - водоотталкивающих материалов, вдохновленных листьями лотоса - также активно разрабатывалась и исследовалась на предмет их противообрастающих свойств. При недостатке влаги микроорганизмы не могут прилипать к этим поверхностям и размножаться на них.
Поверхности для высвобождения лекарств контролируют высвобождение противомикробных соединений, позволяя доставлять высокие дозы антибиотиков в нужные места, что полезно после операции. Например, ванкомицин, обычный антибиотик, осаждался внутри сферических частиц. Это было достигнуто с помощью аэрозольного осаждения плазмы, которое сочетает в себе высокоэнергетическую плазму и лекарственные аэрозоли.
Для создания таких поверхностей были разработаны многочисленные плазменные методы, в том числе плазменное травление при низком и атмосферном давлении, плазменная полимеризация, напыление, газовая агрегация наночастиц, осаждение плазмы с помощью аэрозоля и различные комбинации одного и того же. методы.
Хотя плазменная инженерия, безусловно, будет развиваться быстрее, все еще есть проблемы, которые необходимо решить, в том числе необходимость лучше понять, как бактерии прилипают к поверхностям и что именно происходит, когда микроорганизмы уничтожаются.