NUST MISIS materiaalwetenschappers hebben antibacteriële nanocoatings gepresenteerd op basis van boornitride, die zeer effectief zijn tegen microbiële pathogenen (tot 99,99%). Ze kunnen een veilig alternatief worden voor de gebruikelijke antibiotica in de implantologie, omdat ze geen typische negatieve bijwerkingen hebben. De resultaten van het werk zijn gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces .

Door de aanzienlijke toename van het aantal chirurgische ingrepen over de hele wereld, wetenschappers pakken het probleem aan van microbiële infecties veroorzaakt door implantaten. Het is vooral ernstig tijdens orthopedische en tandheelkundige operaties. Het is geen geheim dat gelijktijdige medicamenteuze therapie voor ontstekingen rond implantaten vaak leidt tot bijwerkingen vanwege de karakteristieke eigenschappen van de antibiotica, evenals de vereiste hoge doses.

Een groep jonge wetenschappers van NUST MISIS heeft een niet-standaard oplossing voor het probleem voorgesteld door de interactie van antibioticaresistente gramnegatieve bacteriën Escherichia coli (E.coli) en een nanofilm bestaande uit een gestructureerd boornitride-oppervlak te onderzoeken. Het bleek dat een dergelijke coating na 24 uur 100% van de bacteriële cellen inactiveert.

"Zeshoekig boornitride heeft een complex van unieke fysisch-chemische en mechanische eigenschappen. Als resultaat van de experimenten, we hebben ontdekt dat de speciale specifieke structuur van boornitride-nanodeeltjes een bacteriedodende werking heeft die vergelijkbaar is met die van een antibioticum:bacteriën sterven als gevolg van direct fysiek contact met een speciaal naaldvormig oppervlak van de nanofilm. Tegelijkertijd, er zijn geen typische bijwerkingen van een antibioticum op de weefsels van het lichaam, en boornitride zelf veroorzaakt geen cytotoxiciteit, " zei Christina Gudz, co-auteur van de studie, een onderzoeker bij het NUST MISIS Anorganic Nanomaterials Laboratory.

De onderzoekers gingen verder en vulden de microporiën van een dun laagje boornitride met het antibioticum gentamicine. Het resultaat is een antibacterieel effect door de volledige afgifte van het medicijn in een korte beginperiode. Bovendien, de dosis was een orde van grootte minder dan bij een conventionele injectie.

"Rekening houdend met een gemiddeld patiëntgewicht van 60 kg, zijn dagelijkse dosis antibiotica is ongeveer 180 mg; op voorwaarde dat het implantaatgebied, zeggen, 30 cm ² en aangezien op de eerste dag 55 μg antibioticum vrijkomt uit de nano-coating die wordt bestudeerd, blijkt dat de voorgestelde methode uitgaat van 100 keer minder antibioticum dan bij een standaard injectie, ", voegde Christina Gudz eraan toe.

Volgens de auteurs van de ontwikkeling, het aanbrengen van een antibacteriële film op basis van boornitride-nanodeeltjes op het implantaat kan het risico op bacteriële contaminatie minimaliseren vanwege de fysieke eigenschappen van het oppervlak zelf, net zoals, in het geval van antibiotische modificatie, lokale afgifte van een minimale hoeveelheid van de bacteriedodende component zonder het implantaat te verzwaren.

Momenteel, het team voltooit in vitro studies van de verkregen coatings en werkt ook aan het optimaliseren van de coatingmethode voor toekomstig gebruik.