В ИТМО создали материал на основе шёлка паука, который можно использовать в качестве нитей для наложения швов после хирургических операций и — одновременно — для своевременного отслеживания возможного инфицирования полеоперационной раны.
Послеперационная рана — это разрез, который после завершения операции обычно ушивается, а иногда дополнительно фиксируется и герметизируется при помощи хирургического клея. После наложения швов на ране регулярно меняется повязка, также регулярно производится её визуальный осмотр. Те не менее оперативно отследить контаминацию патогенами после хирургического вмешательства бывает сложно, и некоторые пациенты всё равно сталкиваются с инфицированием послеоперационной раны. Когда же инфекция явно проявляется в виде, например, увеличенных выделений или изменения цвета покровов, бороться с нею уже сложнее. Это препятствует нормальному восстановлению пациента и создаёт опасность серьёзных осложнений.
Исследователи химико-биологического кластера ИТМО предложили способ преодоления этой проблемы. Они разработали гибридный материал на основе натуральной паутины, позволяющий не только ушивать раны, но и быстро отслеживать появление патогенов, провоцирующих различные заболевания. Материал годится для производства хирургических нитей для наложения послеоперационных швов. Метод отслеживания инфицирования с помощью нового материала учёные протестировали на условно патогенных бактериях (кишечная палочка, золотистый стафилококк) и грибке Candida albicans.
Материал состоит из двух компонентов: шёлка паука (паутины) и углеродных точек (класс наноматериалов), которые обладают свойством флуоресценции (то есть могут, поглощая свет с определённой длиной волны, переизлучать его с другими свойствами).
«Мы модифицировали натуральный шёлк паука флуоресцентными углеродными точками. Главное их свойство — способность к свечению при поглощении энергии (света). Также эти наночастицы могут служить сенсором для обнаружения патогенов, поскольку при взаимодействии с ними свечение снижается и оптический отклик не наблюдается. Обычно, когда мы облучаем наш материал синим светом, он становится красным. Но после взаимодействия с патогенами материал перестаёт светиться. Таким же образом врачи могут проверять, как проходит заживление ран после операции, если при световом тесте материал сохраняет флуоресцентные способности, все в порядке, если нет — скорее всего, в тканях воспалительный процесс. Наш материал можно будет использовать в качестве нитей для наложения швов», — рассказывает Елизавета Мальцева, автор исследования, студентка химико-биологического кластера Университета ИТМО.
Исследователи проверили эффективность полученного материала в тестах in vitro на биосовместимость и цитотоксичность.
«Ещё одно преимущество нашей разработки — простота получения материала. Для этого мы собрали паутину норных пауков, очистили её и затем провели одностадийный синтез. Новизна проекта заключается ещё в том, что мы использовали паутину как каркасный материал и источник углерода для формирования наночастиц. По сути, мы вырастили углеродные точки на поверхности паутины. В результате у нас получился прочный гибридный материал, который имеет превосходные механические свойства по сравнению с уже использующимися в хирургии», — добавляет Елизавета Мальцева.
На следующем этапе исследователи планируют проверить разработку на биоразлагаемость и биосовместимость in vivo.