Полимерные микрогели станут основой для жидких антисептиков и антибактериальных покрытий

Ученые МГУ с коллегами предложили микрогели на основе двух взаимопроникающих полимерных сеток, в которые можно «поймать» молекулы антибактериального вещества. Такая система позволит очищать воду как от патогенов, так и от самих антисептиков, а еще создавать новые обеззараживающие средства и покрытия для медицинского оборудования. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда, опубликованы на страницах International Journal of Molecular Sciences.

В последние пару десятилетий среди ученых самых разных областей приобрели популярность полимерные микрогели. Они представляют собой микро- и наноразмерные шарики гидрогеля — своего рода мягкие «губки» из сшитых между собой полимерных цепей, способных сильно набухать при намокании. Вместе с водой такие системы могут поглощать и удерживать разнообразные соединения. Также при правильном подборе параметров микрогели не выпадают в осадок.

«Активно изучаются микрогели на основе двух сплетенных друг с другом (“взаимопроникающих”) сеток. Такие микрочастицы имеют уникальные структуру и свойства, которые можно контролировать, изменяя как изначальное соотношение компонентов, так и параметры системы: температуру, кислотность, содержание солей и прочее. Это позволяет с высокой точностью подстраивать, например, высвобождение заключенных внутри соединений или увеличивать доступность “пришитых” к полимерной сетке молекул к взаимодействию с окружающей средой. Это полезно при создании биомедицинских изделий и веществ для очистки жидкостей», — рассказала Елена Кожунова, кандидат физико-математических наук, руководитель проекта по гранту РНФ, старший научный сотрудник кафедры физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ.

Именно на этих направлениях сконцентрировались в своей новой работе исследователи МГУ имени М.В.Ломоносова, а также их коллеги из Российской академии наук, Института элементоорганических соединений имени А.Н  Несмеянова РАН и Научно-исследовательского института по изысканию новых антибиотиков имени Г.Ф. Гаузе. Их разработка основана на использовании микрогелей, в которых сплетены цепочки поли-N-изопропилакриламида и полиакриловой кислоты. Первый компонент можно синтезировать из доступного сырья, а еще он чувствителен к температуре: при нагревании свыше 32°С высвобождает заключенную внутри него жидкость. Второй компонент служит популярным носителем разнообразных биологически активных соединений, в том числе лекарств.

Микрогели оказались отличными поглотителями хлорида бензалкония — антисептического препарата, который подавляет рост самых разных патогенов: от вирусов и простейших до грибков и бактерий. Поглощающая способность составила 0,9 моль лекарства на 1 моль полиакриловой кислоты. С одной стороны, это говорит о том, что изделия на основе такой системы можно использовать для очистки воды от этого антисептика, что особенно важно на фоне развития множественной лекарственной устойчивости у патогенов. С другой стороны, такая емкость позволяет вместить много активного вещества и применять микрогели как обеззараживающие компоненты.

Потенциал своей разработки авторы проверили в экспериментах с сенной палочкой и золотистым стафилококком. Они использовали микрогели в двух формах: жидкой суспензии, как в обычных антисептиках для рук, и мягкой пленки, которую потенциально можно нанести на медицинское оборудование или применять в качестве раневого покрытия. Эффективность системы оказалась сопоставимой с таковой у коммерческого антибиотика амоксиклава.

«Наши результаты говорят о том, что предложенная система действительно работает и на ее основе можно создавать целую линейку разнообразных продуктов для медицинской и экологической сферы, а также для использования в быту. В дальнейшем мы планируем протестировать образцы на расширенном наборе бактерий и вирусов, а также провести испытания по очистке воды», — подвела итог Елена Кожунова.