1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Содержание

Российские ученые создали материал, уничтожающий 100 % бактерий

Российские ученые создали сверхпрочный бетон

Инженеры из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Казанского государственного архитектурно-строительного университета (КГАСУ) разработали новый сорт бетона повышенной прочности. Он также подходит для строительства в зонах Дальнего Востока и Крайнего Севера.

Бетон не растрескивается, не пропускает воду и выдерживает сильные морозы, говорится в сообщении ДВФУ.

Марочная прочность нового материала (показатель, который достигается через 28 дней после заливки) в 2,7–3,3 раза выше, чем у традиционных смесей. Также он в три раза более морозостоек и в четыре раза более водонепроницаем.

Кроме того, новинка не требует паровой и температурной обработки перед заливкой. Это позволит не только снизить энергозатраты, но и избежать лишних выбросов тепла в атмосферу.

Ранее в августе сообщалось, что российские ученые нашли способ удешевить производство биоразлагаемых полимеров с помощью бактерий. Он позволит получать пластик для применения в самых разных сферах, в том числе медицине.

Авторское право на систему визуализации содержимого портала iz.ru, а также на исходные данные, включая тексты, фотографии, аудио- и видеоматериалы, графические изображения, иные произведения и товарные знаки принадлежит ООО «МИЦ «Известия». Указанная информация охраняется в соответствии с законодательством РФ и международными соглашениями.

Частичное цитирование возможно только при условии гиперссылки на iz.ru.

АО «АБ «РОССИЯ» — партнер рубрики «Экономика»

Сайт функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Ответственность за содержание любых рекламных материалов, размещенных на портале, несет рекламодатель.

Новости, аналитика, прогнозы и другие материалы, представленные на данном сайте, не являются офертой или рекомендацией к покупке или продаже каких-либо активов.

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Свидетельства о регистрации ЭЛ № ФС 77 — 76208 от 8 июля 2019 года, ЭЛ № ФС 77 — 72003 от 26 декабря 2019 года

Все права защищены © ООО «МИЦ «Известия», 2020

Российские ученые создали материал, уничтожающий 100 % бактерий

Российские ученые создали материал, уничтожающий 100 % бактерий

Ученые из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» совместно с коллегами из России, Чехии и США разработали новый антибактериальный материал. Он быстро подавляет рост и распространение патогенных бактерий, не оказывая угнетающего действия на здоровые клетки. Предполагается что материал будет использован для имплантатов.

Предотвращение бактериальной колонизации имплантатов на ранних стадиях — одна из ключевых задач в хирургии. На практике применяют четыре основных стратегии (и соответствующие им типы антибактериальных поверхностей): высвобождение бактерицидов, антиадгезия, чувствительность к рН и контактное уничтожение.

На этот раз ученые стремились определить антибактериальную эффективность различных типов бактерицидных ионов и выявить возможный вклад поверхностных микрогальванических эффектов, возникающих из-за разности потенциалов на неоднородных поверхностях.

Читать еще:  В какой стране люди самые ленивые?

Исслеователи рассмотрели пять типов пленок TiCaPCON (титан-кальций-фосфор-углерод-кислород-азот) с наночастицами Ag, Zn, Pt, Ag + Zn и Pt + Zn нанесенными на поверхность.

«Мы имплантировали в матрицу TiCaPCON, ионы платины и железа. В результате на поверхности покрытия образовались наночастицы металлов, размером несколько нанометров. Между наночастицами и керамической матрицей существует разность потенциалов порядка 60 мВ. При контакте с поверхностью материала мембрана бактерии может быть разрушена», — поясняет главный автор исследования Виктор Пономарев.

Ag-модифицированная пленка продемонстрировала выраженный антибактериальный эффект при очень низкой концентрации ионов Ag 0,11 частей на миллиард в физиологическом растворе — эффект был достигнут уже после 3 часов погружения в бактериальную культуру Escherichia coli (E.coli).

Zn-содержащий образец также продемонстрировал заметный антибактериальный эффект против штаммов E. coli и Staphylococcus aureus (S. aureus), однако концентрация ионов Zn была на 2 порядка выше (15 частей на миллиард) по сравнению с ионами Ag.

Присутствие наночастиц Ag ускоряло выщелачивание иона Zn из пленки TiCaPCON-Ag-Zn, но синергии от одновременного присутствия двух бактерицидных компонентов не наблюдалось.

После инкубации образцов с NP, Ag, Zn и Ag + Zn в суспензиях E.coli и S. aureus в течение 24 и 8 часов соответственно все бактериальные клетки были полностью инактивированы.

Pt-содержащая пленка демонстрировала очень низкое высвобождение ионов Pt, и, следовательно, вкладом этого типа ионов в общий бактерицидный эффект можно было пренебречь. Результаты электрохимических исследований и силовой микроскопии с зондом Кельвина показали, что между Pt NP и пленкой TiCaPCON возникли микрогальванические пары, но заметного антибактериального эффекта в отношении штаммов E.coli или S. aureus не наблюдалось.

Все ион-модифицированные образцы обеспечивали хорошее прикрепление, распространение и пролиферацию остеобластных клеток и поэтому были признаны нетоксичными для организма. Кроме того, пленки TiCaPCON с наночастицами Ag, Pt и Zn на их поверхности продемонстрировали хорошие остеокондуктивные характеристики.

В настоящее время исследователи планируют испытания материала на животных моделях.

Роботы-бактерии и жировые пузырьки: как учёные разрабатывают высокоточное оружие против рака

Лечение опухолей — это зачастую «ковровая бомбардировка» организма лекарствами. Она чревата побочными эффектами. Увы, то, что лечит весь организм в целом, является ядом для отдельно взятых органов. Нужны «высокоточные удары». Как доставить действующее вещество именно в клетки опухоли, не повредив здоровые клетки? Инъекции с помощью шприца здесь не работают. Это совсем другие масштабы — микроскопический уровень. Мысленно разделите один миллиметр на миллион частей. Одна часть — это 1 нанометр. Учёные и медики имеют дело с объектами размером 25-100 нанометров.

Исследователи по всему миру постоянно работают над способами адресной доставки лекарств — отрасль очень перспективная. Россия в процессе тоже участвует. На днях появилась новость от лаборатории «Биологические наноматериалы» НИТУ « МИСиС » (материалы работы опубликованы в международном научном журнале ACS Nano) — учёные увидели интересный эффект, который возникает при липосомной терапии раковых опухолей. Открытие позволит серьёзно увеличить её эффективность.

Максимально доступно объясняем, что такое липосомная терапия, и рассказываем, какие ещё методы адресной доставки лекарств существуют на сегодняшний день.

«Пожарные» и Троянский конь для печени

Джой Вольфрам — директор Лаборатории наномедицины и внеклеточных пузырьков Клиники Мэйо (США) . Она одна из самых молодых (30 лет) и перспективных исследователей, занимающихся проблемами адресной доставки лекарственных средств внутри организма. У Джой есть редкий для серьёзного учёного дар — она умеет объяснять то, чем занимается, очень понятным языком.

«Государства и частные фонды тратят миллиарды долларов на борьбу с раком. Но, честно говоря, всё что делалось ранее, не работает настолько хорошо, чтобы уверенно справляться с агрессивными формами рака, — признаётся Джой в своей лекции для TED. — Что происходит сегодня в медицине? Мы направляем пожарных (то есть лекарства) тушить большой пожар (рак) без машин, без защитных костюмов, транспорта и необходимого оборудования. В итоге 99% «пожарных» до «пожара» не доходят. Что мы можем с этим сделать? Переносчиками лекарств к цели — опухоли — могут выступать наночастицы. Они бывают нескольких видов. Например, наночастицы на основе металлов. Есть наночастицы на основе жиров. Как им удаётся транспортировать лекарства? У них обширный инструментарий. Без наночастиц лекарства очень быстро вымываются из организма через почки. Это всё равно что пропускать воду через сито — молекулы слишком малы. К тому же, у лекарств просто нет времени для того, чтобы достигнуть опухоли. Но если мы поместим их внутрь наночастиц, они не будут сразу же выведены из организма. Потому что наночастицы имеют более крупные размеры. Они будут продолжать циркулировать с кровью, давая возможность лекарствам достигнуть опухоли. Наночастицы защищают молекулы лекарств, не дают ферментам их разрушить. Ещё одна из важнейших функций наночастиц — они прикрепляются к опухоли, «хватаются» за неё, давая возможность лекарствам делать своё дело».

По данным Вольфрам, сегодня уже используется более десяти видов наночастиц, чья эффективность клинически доказана. Но при такой терапии медики и учёные сталкиваются с одной серьёзной проблемой.

«Наша печень отвечает за уничтожение всех «посторонних», которые проникают в организм. Она распознаёт вирусы, бактерии, а также наночастицы, — объясняет Джой . — Иммунные клетки уничтожают их, не давая возможности добраться до опухоли. Наша дальнейшая стратегия — временно «обезоружить» иммунные клетки. Как это сделать? Неожиданное решение нашлось в одном из исследований, которое касалось лекарства от малярии, созданного ещё 70 лет назад. Выяснилось, что оно останавливает иммунные клетки от «убийства» и даёт наночастицам возможность покинуть печень и всё-таки достигнуть своей цели — опухоли. Ещё один способ без потерь пройти фильтр в виде печени — использовать (сюрприз!) уже имеющиеся в организме наночастицы. Их называют биологическими наночастицами. Они присутствуют в слюне, моче, крови и других жидкостях. Это Троянский конь, с помощью которого мы можем обмануть печень. Но есть одна проблема: очень сложно извлечь и хранить биологические наночастицы вне организма. Наша лаборатория научилась это делать, мы получили жидкости с высокой концентрацией таких наночастиц. Однако мы пока не можем их использовать в клиниках. На испытания потребуется 12 лет».

Читать еще:  Можно ли есть персики при воспалении поджелудочной железы

Липосомы — друзья нейтрофилов

Благодаря Джой Вольфрам мы теперь в общих чертах представляем, как работает доставка лекарств с помощью наночастиц. Но вернёмся к учёным из НИТУ «МИСиС» и их открытию в области липосомной терапии.

Что такое липосомы? Если максимально просто — это шарики из жиров размером до 100 нанометров (то есть одной десятитысячной миллиметра). В их составе могут также быть спирты и другие компоненты, но здесь нам это знать совсем необязательно. Важно лишь понимать, что липосомы — это не искусственно созданные конструкции, а вполне природные, активно участвующие в питании человека, строительстве новых клеток и прочих очень важных процессах. Липосомы и есть те самые биологические наночастицы, которые учёные используют в качестве Троянского коня — для доставки лекарств к клеткам опухолей в обход иммунной системы. Это и есть липосомная терапия.

Учёные из НИТУ «МИСиС» выяснили, что липосомам доставлять лекарства невольно помогают нейтроциты — это клетки крови, самый многочисленный вид лимфоцитов (лимфоциты, как мы помним из школьной программы, отвечают за борьбу с чужеродными частицами или клетками). Если посмотреть в микроскоп на нейтроциты, то можно заметить, что они двигаются. Обычно они стремятся туда, где есть повреждения тканей или воспаление. Гной — это и есть погибшие нейтроциты (они, как камикадзе, убивая вредные бактерии, тут же сами погибают).

Каким же образом нейтрофилы помогают доставщикам лекарств-липосомам? Нейтрофилы, по сути «придерживают дверь» при выходе из кровеносного сосуда в ткани опухоли. Нейтрофилы — относительно крупные клетки. Для их прохода в сосудистой стенке предусмотрены довольно широкие «ворота». Но открываются эти «ворота» только при предъявлении «пропуска». Такой «пропуск» у нейтрофилов есть, а у липосом — нет. Зато липосомы успевают проскочить в «ворота» за нейтрофилом — как безбилетники в метро. По подсчётам исследователей из НИТУ «МИСиС», это увеличивает эффективность липосом-доставщиков лекарств на 30%. Что, естественно, увеличивает и шансы на излечение от рака. Для исследования учёные использовали ткани здоровых мышей и различные виды злокачественной опухоли: рак предстательной железы, рак молочной железы и меланому.

Видео Института интеллектуальных систем имени Макса Планка

Роботы внутри нас

Но не всегда нужно действовать на наноуровне. Требуются и доставщики более крупные, способные перемещать по организму контейнеры размером с таблетку или датчики для более точной диагностики. И здесь нам помогут роботы.

Разработки ведутся сразу во всех частях света. Прототипы уже есть у китайцев, европейцев и американцев.

В Городском университете Гон-Конга создан робот-многоножка. Это по сути крошечный кусочек силикона с добавлением магнитных частиц. В движение он приводится с помощью направленных электромагнитных волн. У него сотни ног-волосков, менее одного миллиметра в длину каждая. Такой способ передвижения позволяет роботу двигаться по любым поверхностям внутри организма. Удивляет грузоподъёмность устройства — робот может доставлять груз весом, в сто раз превышающим его собственный. Учёные думают над версией робота, который после своей миссии будет безопасно перерабатываться организмом.

Более ловко передвигается робот-гусеница, созданная в Институте интеллектуальных систем имени Макса Планка ( Германия ). Устройство способно ходить, кататься, плавать и даже прыгать. Он, как и китайский собрат, приводится в действие с помощью направленных электромагнитных волн. Разработчики считают, что их детище поможет эффективно бороться с заболеваниями пищеварительной, мочеполовой и кровеносной систем.

Американскую версию робота-доставщика можно увидеть только в микроскоп. Устройство по размерам сопоставимо с клеткой организма (всего 35 тысячных миллиметра в длину). Управляется с помощью электромагнитов. Используется как «траспортное средство» для наночастиц — чтобы помогать им подбираться максимально близко к опухоли и там закладывать «бомбу» из противоракового препарата. Исследователи называют свою разработку «искусственной жгутиковой бактерией». Именно её формой вдохновлялись учёные из Массачусетского технологического института.

Читайте также

Открытие ученых: водители крутых тачек — главные враги пешеходов

Исследование показало, чем дороже автомобиль, тем реже их владельцы обращают внимания на других участников дорожного движения

Астрономы обнаружили потрясающее сходство крупномасштабной структуры Вселенной и многоголовой слизи

Растущая плесень принимают форму космической паутины [видео]

Ученые начинают понимать, что мешать людям жить по 800 лет

Секретами «вечной молодости» делятся голые землекопы — феноменальные долгожители

Лекарство от болезни Стивена Хокинга нашли на деньги его фонда

Ученые научились отключать ген, провоцировавший развитие бокового амиотрофического склероза

«Ученые в растерянности»: как живет единственная в России девушка, не чувствующая боли

Врачи со всего мира опускают руки, а фонды называют больных «нерентабельными» [фото, эксклюзив kp.ru]

Из суток таинственным образом исчезли 30 минут

Ученые «засекли»: 70 миллионов лет назад Земля вертелась быстрее

Читать еще:  Тендовагинит лучезапястного сустава

Путь к долголетию лежит через желудок

Ученые наконец-то определились, чем конкретно можно продлить молодость

Аномально теплая зима еще аукнется: Нас ждет нашествие клещей, но лето без комаров

Ученые прокомментировали нынешнюю природную аномалию

Гигантский унитаз на Марсе вновь привлек внимание NASA

Ученые вроде бы поняли, что из себя представляет загадочный объект правильной геометрической формы, сфотографированный на соседней планете

Отель на орбите появится в 2024 году: каким он будет

NASA намерено «пристроить» к МКС гостиничный модуль на 8 человек [видео]

Коронавирус против человечества: новые инфекции усиливают наш иммунитет

Эпидемия, вызванная Covid-19, обязательно закончится. Можно не сомневаться

Ученые Физтеха помогли реставраторам раскрыть тайну портрета кисти Дмитрия Левицкого

Исследовав вставки к основному холсту, они окончательно решили вопрос авторства картины

«Французский поцелуй» преподнес ученым неразрешимую загадку

Шотландские исследователи выявили странную закономерность в желании мужчин и женщин страстно лобызать уста друг друга

Двое под куполом: в Якутии пару ради эксперимента поселили в необычный дом

Рассказываем, зачем все это нужно [видео]

К коронавирусу наиболее восприимчивы выходцы из Азии. Но и у европейцев нет полного иммунитета

Врач-инфекционист ответил на самые популярные вопросы по поводу новой болезни

«Последний первооткрыватель» Яцек Палкевич: «Все думают, что холод страшнее жары. На самом деле наоборот»

Общая «амплитуда» путешественника превышает 100 градусов по Цельсию: ему довелось выживать и в 50-градусной жаре Сахары, и в 50-градусном сибирском морозе

«Я — жирный неандерталец»: можно ли доверять генетическим тестам

Наш корреспондент сдал анализ на генотип и узнал о себе много нового

Спрячемся от Covid-19 в персональных коконах

В Китае придумали, как защититься от китайской заразы

К коронавирусу наиболее восприимчивы выходцы из Азии. Но и у европейцев нет полного иммунитета

Врач-инфекционист ответил на самые популярные вопросы по поводу новой болезни [видео]

Зима, которой не было: О чем говорят аномалии климата от Москвы до Антарктиды

«КП» вместе с метеорологами подводит итоги минувшей рекордной зимы

При раскопках в центре Рима, возможно, нашли гробницу основателя Вечного города — Ромула

Древний каменный саркофаг с алтарем археологи обнаружили на Римском Форуме рядом с Колизеем [фото]

Чертова дюжина простых вещей, которые могут стать угрозой для жизни

После гибели людей от сухого льда в бассейне пользователи сети обсуждают неочевидные угрозы для жизни и здоровья

«ЗОЖ гарантирует максимум 85, а дальше?»: известный ученый рассказал, как прожить до 120 лет

Геронтолог Алексей Москалев поведал о факторах, которые влияют на продолжительность жизни людей [эксклюзив kp.ru]

Во Вселенной начались взрывы, сравнимые по мощности с тем, в результате которого она образовалась

Астрономы фиксируют уже второй чудовищный катаклизм за короткое время

«Вас здесь быть не должно!» Робот-полицейский по имени Скорпион из Перми будет ловить нарушителей

Он умеет ходить по лестнице и снегу

Борода увеличивает в тысячу раз риск подхватить коронавирус COVID-19

Для профилактики эпидемии стоило бы всех побрить

Кроваво-красным стал снег на украинской станции в Антарктиде

Феномен сфотографировали ученые, изучающие пингвинов

Звезда Бетельгейзе, угрожающая Земле концом света, вдруг стала ярче

Подготовка к катаклизму галактического масштаба то ли затягивается, то ли ускорилась

Коронавирус в Европе: грозит ли Старому Свету эпидемия

Отвечаем на главные вопросы о распространении китайской пневмонии COVID-2019

Возрастная категория сайта 18+

Ученые НИТУ «МИСиС» создали материал для имплантатов, уничтожающий до 98% бактерий

Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из России, Чехии и США разработали новый материал для имплантатов, предотвращающий развитие бактериальной инфекции после хирургического вмешательства. Благодаря наличию наночастиц платины и железа материал способен уничтожать до 98% бактерий в течение 12 часов после установки. Статья о разработке опубликована в журнале «Applied Materials & Interfaces».

Бактериальная инфекция возникает в 1-4% случаев после планового хирургического вмешательства при установке имплантатов, а при сложных переломах вероятность ее возникновения достигает 30%. При возникновении инфекции зачастую требуется повторное хирургическое вмешательство.

В более легких случаях проводится терапия антибиотиками, при этом организм пациента подвергается колоссальному стрессу. При таком лечении патогенные бактерии очень быстро вырабатывают устойчивость к антибиотикам, а у многих людей появляется тяжелая аллергия на медицинские препараты.

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») и их коллеги разработали имплантационный материал с наночастицами металлов, который эффективно подавляет рост и распространение патогенных бактерий, не оказывая угнетающего действия на клетки иммунной системы – лимфоциты.

«Мы имплантировали в матрицу, которой является биосовместимое керамическое покрытие TiCaPCON (титан-кальций-фосфор-углерод-кислород-азот), ионы платины и железа. В результате на поверхности покрытия образуются наночастицы металлов, размером несколько нанометров. Между наночастицами и керамической матрицей образуется разность потенциалов порядка 60 мВ. При контакте с поверхностью материала мембрана бактерии может быть разрушена»,рассказал главный автор исследования, аспирант кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ «МИСиС» Виктор Пономарев.

Кроме того, после стерилизации имплантата с покрытием под ультрафиолетовым излучением происходит генерация большого количества свободных радикалов, которые приводят к гибели бактерий.

По утверждению авторов исследования, в ходе их экспериментов разработанный материал за 8-12 часов уничтожал 98% бактерий, в том числе золотистый и эпидермальный стафилококки, кишечную палочку, клебсиеллу пневмонии. Сейчас ученые рассматривают вопрос тестирования полученных образцов внутри живого организма (in vivo). Еще одним перспективным применением разработанного материала может быть создание фильтров для очистки воды.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector