Официальный сайт журнала "Экология и Жизнь"

Всё об экологии ищите здесь:

   
Сервисы:
Каналы:
Каналы:
Блоги:
Дайджесты,
Доклады:

ЭКО-ВИДЕО



Реклама


Translate this page
into English

Translate.Ru PROMT©


Система Orphus


Главная Дайжест ECOLIFE Кожа акулы поможет медицине стать более стерильной

Кожа акулы поможет медицине стать более стерильной

Акулы периодически становятся предметом внимания в телевизионных передачах и в новостных сюжетах, посвящённых нападениям на людей, а также центральными персонажами в фильмах ужасов.

Однако мало кто знает, что акулы могут спасать миллионы жизней от опасных заболеваний, защищать людей от патогенных микроорганизмов и подсказывать инженерам идеи для инновационных разработок.

Новое исследование учёных, посвящённое антимикробным свойствам кожи акулы, может стать очередным стимулом для разработки уникальных материалов, защищающих поверхности от размножения и поражения их бактериями и микроорганизмами, а также предотвращать биообрастание в промышленной сфере.

Исследование опубликовано в научном жeрнале Science Direct группой китайских учёных и носит название «Ингибирование образования биопленки шероховатыми поверхностями с текстурой кожи акулы». В нём учёные изучили микрорельеф и поверхностные характеристики кожи акулы и влияние её поверхностных свойств на заражение бактериями и их размножение.

Учёные выяснили, что свойства кожи акул препятствуют прикреплению бактерий на ранней стадии заражения и предотвращают развитие бактериальных биоплёнок.

Борьба с микробами — это непрерывное противостояние, в результате которого в одних только США ежегодно появляется более 2 миллионов инфицированных людей и происходит 23 тысячи смертей от инфекций.

В результате действия антибиотиков устойчивость бактерий к этим препаратам растёт и они становятся всё менее эффективными. Пациенты в больницах, которые ведут борьбу с болезнями или имеют ослабленную иммунную систему, особенно подвержены риску развития инфекций, всего лишь прикасаясь к загрязнённым предметам и поражённым микроорганизмами поверхностям, таким как дверные ручки, сантехника и бытовые приборы.

Учёные продолжают разрабатывать покрытия для таких высокозначимых для здоровья человека поверхностей, чтобы бороться с ростом и распространением микробов. Например, на основе кожи акул ранее была изобретена технология Sharklet AF — это покрытие, имитирующее кожу акулы с целью уменьшить способности бактерий прикрепляться к поверхностям и подавлять их жизнедеятельность.

Так, данная технология способна эффективно бороться с такими опасными бактериями как кишечная палочка и золотистый стафилококк.

Кожа акулы против биологического обрастания в медицине

В своём новом исследовании учёные решили рассмотреть использование уникальных качеств кожи акулы для борьбы с микроорганизмами в более широком спектре вопросов. Одним из таких вопросов стало влияние рельефа поверхности по подобию кожной структуры акулы на биообрастание в медицинской отрасли.

Биологическое обрастание — это колонизация поверхностей микроорганизмами, которая может иметь разрушительные последствия для искусственных устройств, используемых в различных областях человеческой жизнедеятельности.

Возможно, вы слышали о биологическом обрастании в отношении его воздействия на погружённые в воду поверхности, такие как корпус судна, гребные винты, якоря и рыболовные снасти, что приводит к нежелательным сопротивлениям, коррозии и увеличению расхода топлива.

Но помимо этого биологическое обрастание представляет собой серьёзную проблему для различных отраслей промышленности за пределами морского мира, включая медицину, экологическую биотехнологию и промышленные сферы.

Например, биообрастание происходит в медицинских устройствах и на изделиях, таких как катетеры, имплантаты и биосенсоры, что может привести к распространению инфекционных заболеваний, отторжению человеческим телом искусственных тканей и сбоям в механизмах, поддерживающих стабильное состояние организма человека.

Медицинские устройства играют жизненно важную роль в лечении многочисленных заболеваний и предназначены для замены или восстановления биологических функций человека, — поясняет ведущий автор исследования Сю-Вэнь Чэнь из Национального университета науки и техники Гаосюна.

Но синтетические материалы, такие как катетеры, инфузионные линии, сосудистые стенты и трансплантаты, а также материалы для зашивания тканей после хирургического вмешательства могут вызывать реакции отторжения.

Человеческое тело наделено способностью отличать свои родные структуры от чужих, и имплантация чужеродного объекта в наше тело активирует сложное взаимодействие сигналов, которое приводит к биологической инкапсуляции указанного имплантата; эта реакция известна как FBR.

Проблему усугубляет тот факт, что биомедицинские устройства склонны к поверхностному биообрастанию в результате реакции инородного тела, а это означает, что клинический срок службы устройства ограничен.


Биологическое обрастание медицинских изделий эффективно устраняется только путём их удаления или замены с помощью дорогостоящих инвазивных процедур. И это не предпочтительный вариант.

Поэтому медицинское сообщество пытается лучше изучить явление биообрастания и найти способы уменьшить бактериальные адгезионные свойства поверхности, поскольку начальное закрепление бактерий на поверхности материала является ключевым фактором для активизации биообрастания.


Смотреть видео — использование технологии на основе структуры акульей кожи в медицине против патогенных микроорганизмов:

Почему учёные заинтересовались именно кожей акул для медицинских целей?

Для разработки материалов, способных противостоять негативным эффектам, связанным с поверхностным биологическим обрастанием, биомиметическая инженерия взяла на вооружение кожу акулы, чтобы изучить имеющиеся у неё свойства против биообрастания.

Кожа акулы, обильно покрытая плакоидными чешуйками (дермальными зубцами), представляет собой шероховатую поверхность из бороздок и гребней, формирующих «наноструктурированные выпуклости», которые позволяют акулам плавать с уменьшенным сопротивлением и предотвращают прикрепление микроорганизмов к телу.



В одном из более ранних экспериментов учёные заимствовали у акулы эту ребристую форму кожного зубца, назвав технологию Sharklet AF, и изготовили модель, имитирующую акулью кожу.

Оказалось, что поверхности Sharklet AF эффективно подавляют адгезию бактерий на 90–99%, в зависимости от типа бактерий, и уменьшают образование биоплёнки.

Но исследователи хотели понять, как рельеф поверхности влияет на её свойства, препятствующие инвазии бактерий и образованию биоплёнки.

Новое исследование китайских учёных было направлено на то, чтобы ответить именно на этот вопрос.


Смотреть видео — противомикробные свойства акульей кожи:

 

Исследование антибактериальных свойств акульей кожи

Учёные взяли образцы кожи с боковой поверхности тела, с грудного, анального и хвостового плавников подопытной акулы-мако. Далее их тщательно промыли большим количеством деионизированной воды, а затем очистили фосфатным буферным солевым раствором для удаления любых биологических остатков.

После высыхания структура акульей кожи была реплицирована на полимерную основу путём отпечатывания из полидиметилсилоксана, а затем аккуратно снималась. Далее образцы подвергались лабораторным исследованиям.

Плакоидная чешуя акулы-мако, как и других акул, обладает естественными самоочищающимися и противообрастающими свойствами, — поясняют учёные.

Её структура создана таким образом, чтобы предотвратить биологическое обрастание: форма плакоидных чешуек не даёт возможности для оседания каких-либо микроорганизмов, потому что они «соскальзывают» с них, а проходящие потоки окружающей среды благодаря идеальной аэродинамической модели зубцов смывают любые продукты жизнедеятельности микроорганизмов в более длительной перспективе.

Было установлено, что уникальное строение, форма расположения и динамические свойства плакоидной чешуи акул блокируют прикрепление бактерий на ранней стадии и препятствуют развитию бактериальных биоплёнок.

В своих дальнейших исследованиях мы хотим более подробно исследовать микрорельеф кожи акулы, который препятствует заселению микроорганизмами, а также изучить эпидермальную слизь на поверхности тела, обеспечивающую высокую антимикробную активность.

Первые исследования свойств кожи акулы, препятствующих развитию бактерий

Около 15 лет назад исследователи из Университета Флориды изучали антимикробные свойства акульей кожи, когда искали способы уменьшить колонии микроорганизмов и водорослей на подводных лодках.

В качестве эксперимента они создали опытную поверхность с микроскопической имитацией кожных зубцов шагреневой кожи акул в надежде, что это будет препятствовать росту микроорганизмов без использования антимикробных агентов.

Они предположили, что более эффективно предотвратить рост бактерий и водорослей, чем пытаться убить их.

За время, прошедшее с момента старта изучения кожи морского хищника, «акулий» материал показал свою эффективность против роста и распространения бактерий и уже применяется в различных отраслях, включая здравоохранение, — рассказывают учёные.

В исследованиях технология ингибировала рост кишечной палочки на 80% по сравнению с контрольными поверхностями, а также продемонстрировала эффективность против золотистого стафилококка (MSSA), метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA), энтерококков, синегнойной палочки и других опасных микроорганизмов.

Эти и другие бактерии являются причиной около 2,1 миллиона случаев инфекций, ежегодно поражаемых жителей в США.


Технология, имитирующая шагреневую кожу акулы, показывает большие перспективы и может стать эффективным инструментом в борьбе с внутрибольничными инфекциями.

Больничные инфекции являются серьёзной проблемой для многих пациентов и работников здравоохранения, и этот вопрос становится всё острее в связи с распространением такого явления как антибиотико-устойчивые штаммы бактерий.

Хоть дезинфекционная обработка поверхностей для уничтожения бактерий и является основным методом обезопасить людей от поражения опасными микроорганизмами, у этого подхода есть существенные недостатки, включая токсичность химических веществ и человеческие ошибки.

Новый подход включает изменение бытовых и больничных поверхностей, чтобы сделать их менее поддающимися бактериальной инвазии, имитируя структуру, подобную коже акулы. Используемый в сочетании с существующими методами, новый микродизайн поверхности может помочь уменьшить количество инфицированных людей.

Сама кожа акулы не обладает противомикробными свойствами, но она идеально приспособлена для того, чтобы противостоять её поражению живыми организмами и препятствовать их размножению - за 400 миллионов лет эволюции плакоидная чешуя хищника приобрела те свойства и структуру, которые сейчас помогают акулам быть невосприимчивыми к действию практически всех известных патогенных микроорганизмов.

Иными словами, кожа акулы обладает особой шероховатостью и определёнными качествами, которые блокируют способность микроорганизмов закрепляться и прогрессировать на поверхности её тела.

 

Разработанная нами текстура поверхности Sharklet на основе акульей кожи предназначена для изготовления изделий, которые окружают пациентов в больницах, включая поверхности окружающей среды, а также медицинские приборы, — рассказывает доктор Этан Манн, ведущий исследователь программы Sharklet Technologies.

Технология Sharklet не предусматривает новых материалов или покрытий, она просто изменяет форму и текстуру существующих материалов, создавая свойства поверхности, неблагоприятные для бактериального загрязнения.

В одном из своих исследований мы протестировали наш микропаттерн в обстановке, имитирующий больничную среду.

Используя метициллин-резистентный золотистый стафилококк, мы заражали поверхности таким образом, что они воспроизводили эффекты чихания и прикосновения больными людьми, а также проливание инфицированных веществ на поверхности.

Передача золотистого стафилококка MSSA от заражённой поверхности другим людям была уменьшена на 97% при использовании поверхности с микропаттерном Sharklet по сравнению с обычной антимикробной поверхностью. А передача метициллин-резистентного золотистого стафилококка MRSA была сокращена на 94%.

Профилактика внутрибольничных инфекций продолжает привлекать всё большее внимание по мере того, как возрастает угроза появления устойчивых к антибиотикам микроорганизмов. И применение инновационных технологий для изготовления больничных поверхностей — это эффективный подход для профилактики распространения инфекций между людьми.

 

Использование технологии «акулья кожа» для стерилизации медицинского оборудования

Учёные считают, что новые данные помогут разработать технологии нанесения на различные поверхности специального микрорельефа, имитирующего акулью кожу, что будет создавать неблагоприятную среду для развития микробов.

Это покрытие можно будет использовать в качестве внешнего слоя для медицинских инструментов, предметов медицинского обихода, различных изделий, устройств и аппаратуры, чтобы предотвратить размножение и распространение патогенных бактерий.

Это, в свою очередь, повысит стерильность в медицинских помещениях и снизит риск заражения определёнными заболеваниями и инфекциями.

Инновационная технология также будет способствовать заживлению ран и являться более эффективной, чем антибиотики.

Смотреть видео — акулы спасут людей от опасных вирусов и бактерий:

 

источник

Промышленныеиспользованиекожаакулы 

23.04.2020, 136 просмотров.


Нравится

Новости
12.09.2020 18:58:06

Европейские города готовятся поменять имидж

Наши города с течением времени превратятся в экосистемы с новыми уникальными решениями в области энергетики, транспорта и окружающей среды. Приглашаем вас узнать об этом больше.

технологии, энергия, выбросы

08.09.2020 12:39:26

В Норильске собрали все разлившееся после аварии топливо

Работы по сбору нефтепродуктов попавших в воду и почву после прорыва цистерны с нефтепродуктами на ТЭЦ-3 города Норильска закончены, сообщил губернатор Красноярского края Александр Усс в ходе заседания регионального Совета безопасности.

аварии, ТЭЦ, утечка

08.09.2020 12:32:57

Россия вошла в топ-25 стран, готовых запустить "зеленый" транспорт

Россия попала в список из 25 стран, в которых возможна полномасштабная эксплуатация электромобилей. Его составила аудиторская компания KPMG из Нидерландов, оценив готовность экономики и инфраструктуры к массовому использованию этого вида транспорта.

зеленый, транспорт, Россия

06.09.2020 21:51:37

Подробности экокатастрофы в заповеднике "Утриш"

Ситуация с выгоревшим лесом в заповеднике «Утриш» на Кубани обрастает новыми подробностями. Помимо официальной версии о причинах пожара есть и заслуживающие внимания гипотезы общественников и сотрудников заповедника «Утриш»

природа, пожар, заповедник

06.09.2020 21:45:24

С 7 по 30 сентября в Подмосковье состоится экологическая акция "Наш лес. Посади свое дерево"

В этом году она пройдет в рамках масштабной Всероссийской кампании “Сохраним лес». Посадки проведут на землях муниципальных образований и лесного фонда. В муниципалитетах выделено 750 участков, на которых высадят порядка 34 тыс деревьев и кустарников.

мероприятия, акция, экология

06.09.2020 21:37:31

Моржи покинули Печорское море

В Печорском море по неизвестным для учёных причинам атлантические моржи южной группировки покинули традиционные места лежбищ, остались только несколько десятков особей, сообщает пресс-служба WWF России.

климат, Берега, моржи, экологи

03.09.2020 22:26:21

Площадь льдов у берегов Чукотки достигла минимума

Климатологи выяснили, что в последние несколько лет площадь льдов в Беринговом море сократилась до минимума. Последний раз льды в этом районе занимали такую площадь более 5,5 тысяч лет назад.

таяние льдов, Арктика, климат

RSS
Архив "Новости"
Подписка на RSS
Реклама: