Как сообщают зарубежные СМИ, в санкт-петербургском Институте точной механики и оптики (Университет ИТМО) создали ранозаживляющий материал на основе шелка паука. Его можно использовать как нити для наложения швов после операций и одновременно как маркер воспаления, выявляющий инфицирование раны после хирургических манипуляций. Авторы инновации — студенты.
Заживление раны — один из самых сложных этапов в хирургии, от которого во многом зависит исход операции. Обычно для хирургических швов используют материалы, которые должны быть биосовместимыми и биоразлагаемыми. Однако это не исключает риск инфицирования места операции, которое важно установить вовремя. Если воспаление под швом зайдет слишком далеко, пациента можно потерять.
Самыми распространенными патогенами, которые могут поселиться в ране, являются кишечная палочка, золотистый стафилококк и грибок Candida albicans.
Так вот, студенты химико-биологического факультета ИТМО нашли способ решения проблемы. Они разработали гибридный материал на основе натуральной паутины. Бактерицидные свойства паутины известны в народе давно — она помогает заживлять раны. Но новый материал имеет и второе крайне важное свойство: позволяет быстро находить патогены, провоцирующие различные заболевания.
Материал состоит из двух компонентов: шелка паука (паутины) — он выполняет роль каркаса для регенерации тканей, а также углеродных точек (класс наноматериалов), которые обладают свойством флуоресценции (то есть они могут светиться при поглощении света с определенной длиной волны). Вот эти микроскопические точки и позволяют в режиме реального времени отслеживать процесс заживления после зашивания ран.
«Мы модифицировали натуральный шелк паука флуоресцентными углеродными точками, - рассказала Елизавета Мальцева, автор исследования, студентка химико-биологического факультета Университета ИТМО. - Главное их свойство — способность к свечению при поглощении энергии, например, света. Также эти наночастицы могут служить сенсором для обнаружения патогенов, поскольку при взаимодействии с ними свечение снижается, и оптический отклик не наблюдается. Обычно, когда мы облучаем наш материал синим светом, он становится красным. Но после взаимодействия с патогенами материал перестает светиться. Таким же образом врачи могут проверять, как проходит заживление ран после операции. Если при световом тесте материал сохраняет флуоресцентные способности, все в порядке, если нет — скорее всего, в тканях воспалительный процесс».
Еще одним преимуществом разработки студентка называет простоту получения материала. «Мы собрали паутину норных пауков, очистили ее от продуктов жизнедеятельности, поместили в автоклав и провели одностадийный синтез. Затем, используя паутину как каркасный материал, вырастили на ее поверхности углеродные точки. В результате у нас получился прочный гибридный материал, который имеет превосходные механические свойства по сравнению с уже использующимися в хирургии».
Исследователи уже провели эксперименты в лабораторных условиях. Они нанесли на материал три вышеупомянутых патогена — кишечную палочку, стафилококк и грибок Candida. После взаимодействия с ними новый материал перестал светиться в синем спектре.
На следующем этапе планируется проверить разработку на биоразлагаемость и биосовместимость in vivo — то есть, уже на человеке.