
Золотые наностержни прожарят бактерии для стерилизации имплантатов
В борьбе с устойчивостью микробов к антибиотикам в Технологическом университете Чалмерса в Швеции разработали новую технологию. Изобретение может послужить, например, при вживлении имплантатов тазобедренного и коленного суставов.
Новое исследование посвятили тому, чтобы лучше понять, как свет с определёнными характеристиками влияет на золотые стержни и их температуру.
При хирургических операциях в организм могут проникать инфекции. Такой риск значительно возрастает, когда пациенту устанавливают протез, например, коленного сустава. Появление наряду в теле инородного материала ослабляет иммунную систему, так что для безопасности в ход идут медикаменты.
При возникшем заражении часто и на длительное время (иногда пожизненно) требуются большие дозы антибиотиков. При этом всегда маячит на горизонте риск развития устойчивости к антибактериальным средствам. И она, по мнению специалистов Всемирной организации здравоохранения, — одна из серьёзнейших угроз здоровью человека.
Основа нового метода от исследователей из Чалмерса — применение золотых стержней нанометрового размера. Когда на поверхность с имплантатом внутри попадает упомянутый выше NIR, стержни действуют, как крошечные нагревательные элементы. Благодаря их масштабам нагрев носит исключительно местный характер, убивая все бактерии на поверхности протеза, но не вредя окружающим живым тканям.
Ведущий автор исследования Майя Ууситало объяснила, что золотые стержни поглощают свет, электроны в золоте приходят в движение, так что наностержни выделяют тепло. Можно сказать, что они зажаривают бактерии до смерти.
Инфракрасный свет невидим человеку, но способен проникать в его ткани. В общем, наностержни из благородного металла можно нагревать, просто направляя NIR на кожу. Золотые штырьки крепятся неравномерно, покрывая около 10% имплантата. Это сделано ради сохранения полезных свойств основного протезного материала, в том числе его способности прикрепляться к кости.
[quotr]Очень важно было подобрать оптимальный размер стержней. Будь они немного меньше или больше, то стали бы поглощать свет не той длины волны, что нужно. А ведь поглощаемый свет должен хорошо проникать через кожу и ткани, чтобы в итоге достигать поверхности имплантированного протеза[/quote]
— профессор Мартин Андерссон, руководитель исследования.
В процессе исследователям нужно было измерить температуру стержней. Но обычный термометр был неприменим, так что движение атомов золота изучали рентгеновскими лучами. Это помогало не только измерять температуру точно, но и регулировать её за счёт интенсивности NIR.
[quote]Температура не должна была превышать 120 °C, так как при более сильном нагреве наностержни оплавляются до формы шариков, теряя оптические свойства[/quote]
— Ууситало.
Исследователи рассчитывают, что изобретение будет использоваться для имплантатов различного состава, будь то титановые сплавы или определённые виды пластика.
Основная цель учёных — внедрить новую технологию в здравоохранение.
[quote]Нагревая золотые наностержни, мы можем уничтожить любые бактерии, которые могли попасть на протез во время операции[/quote]
— Андерссон.
А если несколько клеток и разрушатся в процессе NIR-нагрева, организм быстро регенерирует новые, поэтому влияние на заживление минимально, заверил учёный.
Новое исследование посвятили тому, чтобы лучше понять, как свет с определёнными характеристиками влияет на золотые стержни и их температуру.
При хирургических операциях в организм могут проникать инфекции. Такой риск значительно возрастает, когда пациенту устанавливают протез, например, коленного сустава. Появление наряду в теле инородного материала ослабляет иммунную систему, так что для безопасности в ход идут медикаменты.
При возникшем заражении часто и на длительное время (иногда пожизненно) требуются большие дозы антибиотиков. При этом всегда маячит на горизонте риск развития устойчивости к антибактериальным средствам. И она, по мнению специалистов Всемирной организации здравоохранения, — одна из серьёзнейших угроз здоровью человека.
Основа нового метода от исследователей из Чалмерса — применение золотых стержней нанометрового размера. Когда на поверхность с имплантатом внутри попадает упомянутый выше NIR, стержни действуют, как крошечные нагревательные элементы. Благодаря их масштабам нагрев носит исключительно местный характер, убивая все бактерии на поверхности протеза, но не вредя окружающим живым тканям.
Ведущий автор исследования Майя Ууситало объяснила, что золотые стержни поглощают свет, электроны в золоте приходят в движение, так что наностержни выделяют тепло. Можно сказать, что они зажаривают бактерии до смерти.
Инфракрасный свет невидим человеку, но способен проникать в его ткани. В общем, наностержни из благородного металла можно нагревать, просто направляя NIR на кожу. Золотые штырьки крепятся неравномерно, покрывая около 10% имплантата. Это сделано ради сохранения полезных свойств основного протезного материала, в том числе его способности прикрепляться к кости.
[quotr]Очень важно было подобрать оптимальный размер стержней. Будь они немного меньше или больше, то стали бы поглощать свет не той длины волны, что нужно. А ведь поглощаемый свет должен хорошо проникать через кожу и ткани, чтобы в итоге достигать поверхности имплантированного протеза[/quote]
— профессор Мартин Андерссон, руководитель исследования.
В процессе исследователям нужно было измерить температуру стержней. Но обычный термометр был неприменим, так что движение атомов золота изучали рентгеновскими лучами. Это помогало не только измерять температуру точно, но и регулировать её за счёт интенсивности NIR.
[quote]Температура не должна была превышать 120 °C, так как при более сильном нагреве наностержни оплавляются до формы шариков, теряя оптические свойства[/quote]
— Ууситало.
Исследователи рассчитывают, что изобретение будет использоваться для имплантатов различного состава, будь то титановые сплавы или определённые виды пластика.
Основная цель учёных — внедрить новую технологию в здравоохранение.
[quote]Нагревая золотые наностержни, мы можем уничтожить любые бактерии, которые могли попасть на протез во время операции[/quote]
— Андерссон.
А если несколько клеток и разрушатся в процессе NIR-нагрева, организм быстро регенерирует новые, поэтому влияние на заживление минимально, заверил учёный.
- Дмитрий Ладыгин
- pubs.acs.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Специалисты предупреждают: ни в коем случае не ставьте MAX на личный телефон!
Рассказываем, почему навязываемый россиянам мессенджер удобен в первую очередь мошенникам...

26 ран и 750 лет молчания: Анализ ДНК раскрыл тайну очень жестокого убийства русского князя в Будапеште
Международная команда ученых сумела на 100% доказать личность погибшего...

Астрофизики были поражены, обнаружив «тоннель», соединяющий Солнечную систему с другими звездами
Исследователи из Института Макса Планка уверены: гигантская «транспортная сеть» охватывает всю нашу Галактику...

Работу самой мощной АЭС в Европе полностью парализовали… обычные медузы
Эксперты говорят: это очередное подтверждение того, что энергетика ЕС — это колосс на глиняных ногах...

Полная расшифровка ДНК хатыстырского человека выявила древнюю колыбель человечества в России
Геном охотника, жившего 9 800 лет назад, полностью подтвердил теорию российских ученых, которую мир не принимал десятилетиями...

В воде замечена амеба, пожирающая мозг. Смертельная опасность — 97%!
Такое шокирующее предупреждение получили жители сразу двух австралийских городов...

Эксперты назвали самых смертоносных животных в Австралии, США и России
И это не те монстры, о которых вы сейчас подумали...

Загадочные ямы с отрубленными руками во Франции ставят в тупик археологов
Возможно, ответы на вопросы подскажут зубы и кости победителей и побежденных...