
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

Скрытые миллиарды: население Земли оказалось гораздо больше, чем считалось
Новые исследования бросают вызов официальным демографическим данным....

Тайна болезней на космической станции наконец-то раскрыта!
Ученые говорят: во всем виновата… идеальная уборка на МКС....

«Инопланетяне» на Земле? Древние 8-метровые «грибы» оказались совершенно неизвестной формой жизни
Вот уже 180 лет подряд живые «башни» ставят в тупик всю науку....

Кто виноват: американские астронавты рассказали правду о 9-месячном «плене» на орбите
Похоже, что американская космическая мечта в глубоком тупике…...

«Шерстистый дьявол» обнаружен в пустыне, на границе Мексики и США
Ученые говорят: такой уникальной находки не было последние полвека....

Американские спецслужбы скрывают правду о самой древней из библейских реликвий?
Экстрасенс ЦРУ предупредил: Ковчег Завета убьет каждого, кто к нему прикоснется....

Ученые рассказали и показали, как выглядит Антарктида без льда
Высокие горы, глубочайшие каньоны, 58 метров до Апокалипсиса и множество других тайн....

iPhone, давай до свидания! Илон Маск презентовал инновационный смартфон PhoneX
Это устройство слишком прекрасно для нашей реальности....

Археологи ликуют: в Испании нашли рисунки, которые старше человечества!
200 000-летняя находка заставит пересмотреть учебники....

Самые массовые и дикие розыгрыши на 1 апреля в мировой истории
Это вам не просто «вся спина белая»....

Кислород устарел! Ученые нашли новый ключ к внеземной жизни
Гицеанические миры могут стать новой надеждой астрофизиков....

Тайна разлома Сагаинг: почему землетрясение в Мьянме повторило ошибки Гаити и Кашмира?
Сейсмологи предупреждают, что худшее еще может быть впереди....

На 100 000 лет раньше людей: ученые рассказали, кто устроил первые похороны на планете
Загадочные карлики Homo naledi, чей мозг был размером с апельсин, оказались не глупее нас с вами....

Ученый рассказал, как использовались загадочные артефакты из гробницы Тутанхамона
Это было как в фильме «Мумия»: «Фараон должен воскреснуть!»...

Климатологи поражены: древние потопы были гораздо мощнее современных
А изменения климата вообще ни при чем. Но тогда в чем причины?...

Зад-ловушка: причудливое существо из янтаря было за гранью воображения
Задняя часть тела работала… как растение....