Исследователи из Ноттингемского университета обнаружили, что микроскопические узоры, выгравированные на пластиковых поверхностях, могут значительно снизить рост бактерий — это открывает новые перспективы в предотвращении инфекций на медицинских устройствах, таких как катетеры и дыхательные трубки.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что определённые текстурированные узоры нарушают способность бактерий образовывать биоплёнки — слизистые слои бактерий, которые прикрепляются к поверхностям, защищая микробы от антибиотиков и иммунной системы.
Нарушение формирования биоплёнок означает, что инфекции можно остановить до того, как они разовьются, а иммунная система лучше справляется с устранением оставшихся бактерий.
Вместо использования антимикробных покрытий в используемых материалах — которые могут способствовать развитию устойчивости к антибиотикам — команда исследователей выяснила, можно ли просто изменив форму поверхности пластика, сделать его непригодным для жизни микробов.
Они проверили более 2000 поверхностных узоров на различных пластмассах, включая полиуретан — материал, обычно используемый в медицинских устройствах.
На наиболее эффективных образцах бактерии заманивались в крошечные расщелины и провоцировались на выработку смазки. Это предотвращало их прикрепление к поверхности и блокировало формирование биоплёнок, что облегчало их устранение иммунной системой организма.
«Предыдущие исследования показали, что введение антибиотиков в медицинские устройства имеет недостатки, такие как стимулирование развития устойчивости к антибиотикам, — говорит ведущий автор профессор Пол Уильямс, эксперт в области молекулярной микробиологии. — Наше исследование пошло дальше, поскольку мы хотели выяснить, можно ли создать простой ландшафт на катетере, из того же материала, который не нравится бактериям и на котором они не могут образовывать биоплёнки».
Поскольку необходимо было протестировать тысячи вариантов дизайна поверхности, команда использовала машинное обучение — метод искусственного интеллекта — чтобы определить, какие узоры наиболее эффективны для остановки роста бактерий.
Этот подход можно относительно легко коммерциализировать, поскольку он не требует изменений в материалах, уже используемых в существующих устройствах.
«Использование физически структурированных поверхностей имеет преимущество перед подходами с покрытием, поскольку его можно применять к материалам существующих устройств, снижая барьер для коммерческого применения. Наше открытие может сэкономить Национальной службе здравоохранения Великобритании (NHS) значительные средства», — говорит Уильямс.