Ученые ИТМО разработали ранозаживляющий материал на основе шелка паука, который можно использовать в качестве нитей для наложения швов после операций.

Кроме того, разработка поможет врачам быстро отслеживать возможное инфицирование раны после хирургических манипуляций.

Как объяснили Metro в ИТМО, один из самых сложных этапов в хирургии –  заживление раны, потому что от него во многом зависит исход операции. Обычно для этого используют хирургические швы, которые должны быть биосовместимыми и биоразлагаемыми. Однако существует риск инфицирования места операции, что усложняет процесс восстановления пациента. К тому же бывает сложно оперативно отследить появление патогенов после хирургического вмешательства. 

Заживляет и защищает

Ученые химико-биологического кластера ИТМО нашли способ, как преодолеть эту проблему. Они разработали гибридный материал на основе натуральной паутины, который позволяет одновременно не только заживлять раны, но и быстро находить патогены, провоцирующие различные заболевания. Из него можно будет сделать подкожные хирургические нити для наложения швов после операций. Предложенный исследователями метод был протестирован на условно патогенных бактериях, таких как кишечная палочка, золотистый стафилококк и грибок Candida albicans.

Что это такое и как работает

Материал состоит из двух компонентов: шелка паука (паутины) – он выполняет роль каркаса для регенерации тканей, и углеродных точек (класс наноматериалов), которые обладают свойством флуоресценции (то есть могут светиться при поглощении света с определенной длиной волны). При их помощи можно будет в режиме реального времени отслеживать  процесс заживления после зашивания ран.

"Мы модифицировали натуральный шелк паука флуоресцентными углеродными точками, – рассказывает Елизавета Мальцева, автор исследования, студентка химико-биологического кластера Университета ИТМО. –  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 перестает 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 идет воспалительный процесс".

Еще одно преимущество разработки ученых – это простота получения материала.

"Для этого мы собрали паутину норных пауков, очистили ее и затем провели одностадийный синтез. Новизна проекта заключается еще и 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.

Стоит отметить, что материал безопасен для организма человека. Уже сейчас ученые провели ряд тестов in vitro (в пробирке. – Прим ред.), а на следующем этапе планируют проверить разработку на биоразлагаемость и биосовместимость in vivo (на живом организме. – Прим.ред.).