Новый электронный пластырь справится там, где антибиотики бессильны

Микрофотографии, показывающие популяции бактерий до (слева) и после применения пластыря с электрическим током

Микрофотографии, показывающие популяции бактерий до (слева) и после применения пластыря с электрическим током
(фото Washington State University).

Раневая поверхность, зажившая после электрической стимуляции (справа), и раневая поверхность в обычных условиях. Обе через 10 дней лечения

Раневая поверхность, зажившая после электрической стимуляции (справа), и раневая поверхность в обычных условиях. Обе через 10 дней лечения
(иллюстрация Manchester University).

Схема экспериментальной модели пластыря с иллюстрацией электрохимического процесса получения перекиси водорода. В качестве поверхности для роста бактерий и образования биопленки использовались ткани кожи свиньи

Схема экспериментальной модели пластыря с иллюстрацией электрохимического процесса получения перекиси водорода. В качестве поверхности для роста бактерий и образования биопленки использовались ткани кожи свиньи
(иллюстрация Washington State University/Nature).

Микрофотографии, показывающие популяции бактерий до (слева) и после применения пластыря с электрическим током
Раневая поверхность, зажившая после электрической стимуляции (справа), и раневая поверхность в обычных условиях. Обе через 10 дней лечения
Схема экспериментальной модели пластыря с иллюстрацией электрохимического процесса получения перекиси водорода. В качестве поверхности для роста бактерий и образования биопленки использовались ткани кожи свиньи

Нередко бинты, которые должны предотвращать загрязнение раны, напротив, становятся рассадниками бактерий. Чтобы решить эту проблему американские учёные создали повязку, которая будет способствовать заживлению ран. Они использовали метод электростимуляции, который помогает убить большинство бактерий, в том числе устойчивых к лекарствам, которые становятся причиной трудных для последующего лечения инфекций.

Уже давно известно, что электрическая стимуляция ускоряет процесс заживления, однако учёным не до конца было понятно, как она работает. Результаты исследования, проведённого в начале этого года, указали на то, что электростимуляция запускает процесс, известный как ангиогенез. Он способствует формированию новых кровеносных сосудов и повышает приток крови к поражённой области.

Специалисты Вашингтонского университета предполагают, что во время этого процесса на поверхности электрода формируется перекись водорода. Это соединение, как известно, эффективно работает в качестве дезинфицирующего средства.

Команда исследователей пропускала электрический ток через колонии устойчивых к лекарствам бактерий Acinetobacter baumannii. В результате чего практически вся популяция была уничтожена в течение 24 часов (от первоначальной популяции осталось всего 0,0001 микроорганизмов). Медики также проверили эффективность методики на тканях свиней и снова уничтожили большинство бактерий, никак при этом не повлияв на окружающую здоровую ткань.

Схема экспериментальной модели пластыря с иллюстрацией электрохимического процесса получения перекиси водорода. В качестве поверхности для роста бактерий и образования биопленки использовались ткани кожи свиньи
(иллюстрация Washington State University/Nature).

Воодушевившись такими результатами, исследователи использовали материал на основе углерода, проводящий ток, чтобы создать "электронный каркас", который затем был нанесён на "лейкопластырь". Ученые обнаружили, что электрический ток, проходя через ткани, вызывает постоянное производство перекиси водорода, необходимой, чтобы убить все бактерии.

Раневая поверхность, зажившая после электрической стимуляции (справа), и раневая поверхность в обычных условиях. Обе через 10 дней лечения
(иллюстрация Manchester University).

"Многие учёные уже пытались действовать подобным способом, – комментирует один из авторов статьи Халук Бейенал (Haluk Beyenal). – Иногда он работал, иногда нет. Наши фундаментальные исследования заняли несколько лет и в результате увенчались успехом: мы смогли заполучить контроль над электрохимическими реакциями".

По мнению исследователей, данный подход может стать альтернативой антибиотикам. Широкое применение антибиотиков привело к развитию штаммов лекарственно-устойчивых бактерий, которые крайне усложняют лечение. Команда исследователей из США утверждает, что бактерии не смогут выработать сопротивляемость к электрической стимуляции.

В настоящее время учёные планируют протестировать своё изобретение на других видах бактерий, а также повысить эффективность своего "пластыря" и получить патент на изобретение.

Научная статья с описанием инновации была опубликована журналом Nature Scientific Reports.