Белок из блох поможет защитить зубные импланты от бактерий.
05.08.2025
Белок, обеспечивающий блохам их «прыгучесть», был использован для уничтожения бактериальных клеток — лабораторные испытания показали, что материал может эффективно предотвращать инфицирование медицинских имплантов.
Это совместное исследование, возглавленное учёными из Университета RMIT в Австралии, стало первым, где антибактериальные покрытия из белков, имитирующих резилин, полностью предотвращают прикрепление бактерий к поверхности.
Профессор Намита Рой Чоудхури, ведущий автор исследования, заявила, что это открытие — важный шаг к созданию "умных" поверхностей, которые будут предотвращать рост опасных бактерий, особенно устойчивых к антибиотикам, таких как MRSA.
«Наша работа показывает, как можно настраивать такие покрытия для эффективной борьбы с бактериями — не только в краткосрочной, но и, возможно, в долгосрочной перспективе»
Бактерии часто остаются на имплантах после операций, несмотря на стерилизацию и контроль инфекций. Это может привести к заражениям, требующим антибиотиков. Но с ростом устойчивости к антибиотикам необходимы новые методы профилактики.
«Рост антибиотикорезистентности усилил интерес к самостерилизующимся материалам и простым в применении антибактериальным поверхностям»
«Поэтому мы разработали поверхность, которая полностью препятствует начальному прикреплению бактерий и образованию биоплёнки, чтобы снизить риск инфицирования».
По её словам, потенциальные применения включают спрей-покрытия для хирургических инструментов, имплантов, катетеров и перевязочных материалов.
Резилин — на помощь
Резилин — это белок, обнаруженный у насекомых, известный своей исключительной эластичностью: именно он позволяет блохам прыгать на высоту, превышающую их рост в сотни раз за микросекунды. Но он также отличается высокой прочностью и совместимостью с живыми тканями.
«Эти уникальные свойства и нетоксичность делают резилин и белки на его основе идеальными для приложений, где требуются гибкие и прочные материалы»
«Они используются в тканевой инженерии, доставке лекарств, гибкой электронике и спортивном оборудовании, но впервые мы исследовали его как антибактериальное покрытие».
Команда создала несколько видов покрытий из модифицированного резилина и протестировала их в лабораторных условиях с бактериями E. coli и клетками кожи человека.
Результаты показали, что белки в форме нанокапель (коацерватов) были на 100% эффективны в отталкивании бактерий, при этом хорошо взаимодействовали со здоровыми клетками человека — что критически важно для успеха медицинских имплантов.
Доктор Нисал Ванасингха из RMIT объяснил, что высокая площадь поверхности нанокапель делает их особенно эффективными при контакте с бактериями.
«Когда бактерии соприкасаются с покрытием, оно взаимодействует с их отрицательно заряженными мембранами, нарушая их целостность, что приводит к утечке содержимого и гибели клеток»
Ванасингха отметил, что покрытия на основе резилина не только полностью предотвращают прикрепление бактерий, но и имеют преимущества по сравнению с традиционными методами:
«В отличие от антибиотиков, которые могут вызывать устойчивость, механическое разрушение бактерий с помощью покрытий из резилина, скорее всего, не приведёт к развитию механизмов устойчивости».
«К тому же природное происхождение и биосовместимость резилина снижают риск побочных реакций в тканях человека, а его белковая основа делает его более экологичным, чем покрытия с серебряными наночастицами».
Следующие шаги
Профессор Наба Датта, соавтор исследования, отметил, что белки, имитирующие резилин, чувствительны к изменениям окружающей среды, что делает их настраиваемыми под разные функции.
«Эти ранние результаты вселяют большие надежды на улучшение контроля инфекций в больницах и других медучреждениях. Но теперь нам нужно провести больше тестов, чтобы проверить эффективность покрытий против различных патогенов»
Будущая работа будет включать в себя:
- добавление антимикробных пептидов в процессе синтеза белков;
- использование дополнительных антимикробных агентов для расширения спектра действия.
Для перехода от лабораторных исследований к клиническому применению потребуется:
- обеспечить стабильность и масштабируемость формулы;
- провести обширные испытания на безопасность и эффективность;
- разработать доступные методы производства для массового внедрения.
Исследование проводилось в сотрудничестве с Центром передовых исследований в области нанофотоники (ARC Centre of Excellence for Nanoscale BioPhotonics) и Австралийской организацией ядерной науки и технологий (ANSTO).
Использовались ресурсы Центра нейтронного рассеяния ANSTO, а также исследовательские и микроскопические лаборатории Университета RMIT.
Проект финансировался Австралийско-Индийским стратегическим исследовательским фондом, наградой PGRA от Австралийского института ядерной науки и инженерии, а также поддерживался Австралийским исследовательским советом.
Источник — www.sciencedaily.com