Научный руководитель — Скуредина Анна Алексеевна, к.х.н., доцент кафедры химической энзимологии ХФ МГУ.
Научный консультант — Копнова Татьяна Юрьевна, студентка 5 курса ХФ МГУ.
Разработка антибактериальных материалов является актуальной задачей вне зависимости от времени. Наука непрерывно движется вперёд, вынуждая использовать новые разработки в привычных сферах деятельности, что создает потребность в постоянном усовершенствовании и создании новых, более действенных, материалов.
Целью нашего исследования стало создание новых антибактериальных материалов, основой которых станут мезопористые полимерные матрицы. В перспективе они смогут занять достойное место среди своих аналогов с менее впечатляющими показателями. Например, они могут стать альтернативой привычных пластырей, так как пропускают воздух, но не пропускают воду, следовательно, ускорится процесс заживления. Или же из полимерных волокон можно создать одежду, обладающую антибактериальными свойствами, что может использоваться в тактической медицине. Возможности применения таких материалов безграничны.
Основой создания мезопористых полимеров является крейзинг. Это процесс образования упорядоченных пористых структур при ориентационной вытяжке аморфных полимеров в адсорбционно-активных жидких средах (например, – в н-гептане). В результате мы получаем полимер с мезопорами (~ от 2-20 нм) – маленькими трещинами, в которые, согласно теории, можно ввести антибактериальный препарат. После вытяжки, обязателен обжиг полимера, для того, чтобы поры остались прежними и не схлопнулись в изначальное состояние.
В своей работе я использовала полимерное вещество полиэтилентерефталат (далее — лавсан), антибактериальный препарат левофлоксацин (далее — ЛФ) – противомикробное бактерицидное средство широкого спектра действия из группы фторхинолонов и комплекс ЛФ с циклическим углеводом, особенностью которого является структура: во внешней части главного цикла находится множество гидроксильных групп (около 14 штук), что создает гидрофильную поверхность и гидрофобную полость, в которую можно поместить гидрофобный лекарственный препарат. Это увеличит растворимость препарата, в нашем случае — ЛФ: растворимость чистого вещество за 120 минут в этиловом спирте равняется 12.9 г/моль, а в связке растворимость увеличивается в 1,5 раза до 18,9 г/моль за то же время.
Суть работы: путём крейзинга мы растянули волокна лавсана на 100% в среде бутанола-2, создав необходимые нам мезопоры. Благодаря микроскопу, мы увидели процесс их появления: на 20% вытяжки крейзы стали отчетливо видны, после 50% они достигли максимального размера и начали сливаться между собой в единые крейзы. В результате, мы получили шесть образцов волокон и поместили их в разные среды: 1) чистый ЛФ, 2) ЛФ в структуре циклического углевода, 3) чистый циклический углевод. Первый случай покажет эффективность ЛФ, как антибактериального препарата. Во втором случае мы изучим антибактериальные свойства ЛФ, загруженного в структуру циклического углевода, чтобы узнать увеличатся ли антибактериальные свойства связки. В третьем же случае мы изучим вопрос того, проявляет ли данный углевод, помещённый на некоторое время в спиртовой раствор, антибактериальные свойства. Ведь само по себе вещество таковой активности не проявляет, однако обладает способностью абсорбировать этиловый спирт (до 60% от собственной массы) и благодаря этому начать проявлять антибактериальные свойства.
Результат показал, что в первом случае привес составляет 7%, во втором – 17,9%, а в третьем 9,8%. Следовательно, данная методика загрузки препарата в мезопористый полимер работает и показывает хорошие результаты, и высвобождение демонстрирует схожий успех. Мы испытали данные антибактериальные материалы в деле, поместив волокна лавсана в среду бактерий Escherichia coli, также известных как кишечная палочка. Образцы волокон качественно показали высвобождение, так как вокруг них образовались ореолы, на которых бактерии не смогли размножаться. Это свидетельствует о том, что ЛФ действительно высвободился и создал вокруг полимера стерильную среду.
Таким образом, антибактериальные материалы на основе мезопористых полимерных матриц, таких как лавсан, имеют хорошие показатели высвобождения и прекрасно справляются с поставленной задачей. Они являются перспективными нововведениями во многих сферах и нуждаются в дальнейшем изучении.