11.03.2022
Моник Шмитц разработал быстрый и осуществимый способ тестирования новых многофункциональных биоматериалов, которые предотвращают рост бактерий и сокращают использование антибиотиков.
Основная проблема с использованием биоматериалов заключается в том, что могут возникать инфекции. Инженер-биомедик Моник Шмитц разработал различные покрытия для улучшения взаимодействия между биоматериалом и собственной тканью организма, а также для предотвращения роста бактерий. Чтобы ускорить поиск идеального многофункционального биоматериала, она разработала метод скрининга для одновременного тестирования до сотен комбинаций материалов. Шмитц защитила докторскую диссертацию на кафедре биомедицинской инженерии 15 февраля.
Зубные имплантаты, перевязочные материалы, искусственные бедра, стенты, контактные линзы; применение биоматериалов в здравоохранении обширно. Эти материалы часто имплантируют для замены или восстановления поврежденной ткани. Но в то время как биоматериал должен в первую очередь обеспечивать армирование, также становится все более важным, чтобы материал не вызывал воспалительную реакцию в организме человека, объясняет кандидат наук. студент Моник Шмитц.
Тревожные цифры
«Такая инфекция, связанная с биоматериалом, может возникнуть сразу после имплантации, потому что материал или окружающая среда не полностью стерильны. Но относительно безобидная инфекция где-то еще в организме также может вызвать проблемы спустя годы. Через кровоток патогены все еще могут вызывать инфекцию. в ткани, окружающей биоматериал, или на его поверхности».
Инфекции, связанные с биоматериалом, в настоящее время лечат антибиотиками, чтобы убить бактерии и вылечить инфекцию. Часто во время имплантации также превентивно назначают антибиотики, чтобы предотвратить инфекцию. По словам Шмитца, это необходимо изменить. «Появляется все больше и больше полирезистентных бактерий. Согласно последним оценкам Организации Объединенных Наций, число смертей из-за устойчивости к антибиотикам к 2050 году достигнет примерно десяти миллионов в год, что вызывает тревогу».
Чтобы сократить использование антибиотиков, Шмитц и ее коллеги искали инновационные способы борьбы с этими инфекциями. С новыми многофункциональными биоматериалами. «Эти материалы должны не только выполнять функцию, для которой они были специально разработаны, но также стимулировать интеграцию с организмом и убивать патогены на биоматериале и вокруг него».
Цепочка кубиков
Для этого Шмитц использовал супрамолекулярные биоматериалы, построенные как некая цепочка из различных кубов, связанных между собой. Различные кубики обеспечивают разные свойства материала, поэтому можно регулировать как механические, так и биологические свойства.
Все биоматериалы Schmitz основаны на надмолекулярной молекуле уреидо-пиримидинона. В ходе нескольких исследований она разработала покрытие, благодаря которому клетки тела лучше прилипают к материалу, и покрытие, которое успешно уничтожает бактерии на поверхности имплантата.
Библиотека молекул
Хороший первый шаг, считает Шмитц, но, как говорит ее доктор философии. исследование продолжалось, она увидела, что ее пошаговый подход не был наиболее подходящим методом для эффективного снижения сложных инфекций, связанных с биоматериалом.
«Мы имеем дело с разными временными масштабами, разными материалами и клетками человека и бактерий. Это гораздо сложнее, чем покрытие, нацеленное на один аспект. Мы, безусловно, получили фундаментальные знания, но в конечном итоге мы хотим разработать многофункциональный биоматериал как как можно скорее.
Метод скрининга, который затем разработала Шмитц, позволяет одновременно тестировать сотни комбинаций материалов, что, как она надеется, даст импульс исследованиям биоматериалов. Для этого она напечатала на предметном стекле микроскопа библиотеку молекул с разными свойствами.
«Эти высокопроизводительные скрининги обеспечивают быстрый прогресс — осуществимый и необходимый — в разработке и тестировании новых многофункциональных биоматериалов.
15 февраля Моник Шмитц защитила докторскую диссертацию на тему «Супрамолекулярные противомикробные биоматериалы — от молекулярного дизайна до скрининга».
Направление имплантологии alpha-med.kz
