KTU mokslininkė: ginklas kovoje su ligų sukėlėjais – antibakteriniai paviršiai

Statistika rodo, kad dalis koronaviruso aukų mirė ne nuo paties viruso, o jo paspartintų gretutinių ligų, kurias sukėlė ir bakterijos. KTU mokslininkė Kristina Bočkutė teigia, kad vienas iš galimų sprendinių, ypač medicinos sektoriuje, yra specialūs paviršiai.

Visą pasaulį apėmusi pandemija sustabdė normalų gyvenimo ritmą, sulėtino ekonomiką, uždarė sienas. Su milžiniškais iššūkiais buvo susidurta taip netikėtai, kad spredimų jiems bus ieškoma dar ilgai. Didžiausią šoką ir krizę, be abejonės, patyrė medicinos ir sveikatos sektorius – pradedant vakcinos nuo COVID-19 kūrimu, baigiant medicininių priemonių ligonių gydymui stygiumi.

„Didvyriškos tyrėjų ir sveikatos priežiūros specialistų pastangos ilgainiui padės suvaldyti koronavirusą. Vis dėlto, šios pasaulį gąsdinančios pandemijos akivaizdoje kaip niekada būtina pažvelgti ir į kitas sveikatos priežiūros problemas, kurių pasekmės gali sukelti pavojų svarbiausiems šiuolaikinės medicinos pasiekimams“, – įsitikinusi KTU Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto fizikos katedros mokslų daktarė K. Bočkutė.

Tyrėja, kaip vieną iš didžiausių grėsmių sveikatos priežiūros sistemoms visame pasaulyje įvardija atsparumą antibiotikams. Pasak jos, veiksmingų antibiotikų trūkumas ir antibiotikams atsparių bakterijų atsiradimas lėmė atsparumo antibiotikams krizę.

Problema – antrinės bakterinės infekcijos

1918 m. ir 2009 m. gripo pandemijų istorija rodo, kad virusinių pandemijų mirštamumui didelę įtaką darė antrinės bakterinės infekcijos, bet ne pats virusas.

„Kinijos mieste Wuhane atliktos studijos metu buvo nustatyta, kad 1 iš 7 hospitalizuotų pacientų, sergančių COVID-19, ligoninėje išsivystė pavojinga antrinė bakterinė infekcija, dėl kurios 50 % pacientų mirė“, – apie atliktus tyrimus pandemijos židiniu tapusiame Wuhane pasakoja K. Bočkutė.

Daugiau nei 90 proc. COVID-19 pacientų yra gydomi antibiotikais. Šis spartus antibiotikų vartojimo padidėjimas, tyrėjos manymu, prisidės prie padidėjusio vaistams atsparių infekcijų dažnio ir po pandemijos pabaigos. Didelė dalis minėtų infekcijų atsiranda pacientams esant ligoninėje ir yra vadinamos hospitalinėmis infekcijomis, kai mikroorganizmai patenka į kūno vietą, kurioje jų paprastai nebūtų.

Pasak K. Bočkutės, sveikatos priežiūros įstaigų aplinkoje mikroorganizmai, kurie yra normali žmogaus kūno dalis, dažnai perduodami per sveikatos priežiūros darbuotojų rankas, medicinos prietaisų ir kitus paviršius.

Inovatyvūs kompleksiniai sprendimai

Nors ateitį sunku prognozuoti, manoma, kad iki 2050 m. pasaulyje per metus gali mirti 10 milijonų žmonių dėl antibiotikams atsparių infekcijų, t. y. daugiau mirčių nei šiuo metu pasaulyje miršta nuo vėžio.

„Vaistai, saugoję mus nuo bakterijų devyniasdešimt metų, pamažu praranda savo pranašumą, todėl reikia ieškoti naujų būdų, kaip kovoti su atsparumu antibiotikams, gydant bakterijų sukeltus susirgimus“, – įsisitikusi mokslų daktarė.

Jos teigimu, ši sveikatos priežiūros sistemos krizė reikalauja kompleksinio mokslininkų – nuo mikrobiologų, biochemikų iki fizikų ar medžiagų mokslo specialistų – indėlio. Norėdami kovoti su atspariomis bakterijomis tyrėjai pasitelkia įvairias strategijas.

Naudojami bakteriofagai – virusai, pažeidžiantys bakterijas, antimikrobiniai baltymai, kurie, pažeisdami bakterijų ląstelių membraną arba paveikdami metabolinius ląstelių procesus, sunaikina bakteriją. Taip pat – nanokempinės, kurios sutraukia bakterijų išskiriamus toksinus ir taip sumažina bakterijų poveikį žmogaus organizmui, o taip pat išmanūs paviršiai, kurie neleidžia bakterijoms kauptis ant paviršiųׅ.

Pasitelkiamos pažangios medžiagos

Mokslininkės teigimu, tyrimais yra įrodyta, kad įvairios bakterijų rūšys, tokios kaip Staphylococcus aureus, Clostridium difficile, Enterococci, Acinetobacter baumannii ir kt. ant liečiamų paviršių sveikatos priežiūros įstaigų aplinkoje išgyvena daug mėnesių.

„Pažangios medžiagos, pavyzdžiui, fotokatalitiniai savaime išsivalantys paviršiai, gali deaktyvuoti ant paviršiaus esančius infekcijos sukėlėjus ir taip užkirsti kelią bakterijų perdavimui tarp užterštų paviršių ir pacientų ar sveikatos priežiūros įstaigų darbuotojų. Įvairūs sunkiųjų metalų junginiai, įskaitant TiO₂, Cu₂O, ZnO ir Ag taip pat yra žinomi, kaip turintys antimikrobinių savybių. Šie junginiai sutrikdo bakterijų augimą“, – pabrėžia K. Bočkutė.

Dažnai bakterijos gyvuoja ant paviršių suformuodamos bakteriologines bioplėveles, kurios yra kur kas atsparesnės antibiotikams negu pavienės bakterijos.

Pagrindiniai veiksniai, lemiantys bakterijų prisitvirtinimą prie paviršių ir bioplėvelės susiformavimą, yra cheminės ir fizikinės bakterinės ląstelės savybės. Bakterijų sukibimą su paviršiais lemia įvairios paviršiaus savybės.

Nustatyta, kad paviršiniai dariniai, kurių matmenys yra daug mažesni už bakterijų ląsteles, slopina bakterijų prisitvirtinimą, todėl, pasak mokslininkės, nanodarinių (metalo ir metalo oksido) kaip antibakterinių paviršių naudojimas yra perspektyvus būdas kovai su bakterijomis klinikinėje aplinkoje.

Taip pat ir biomedžiagų paviršių modifikavimas, kad jos būtų atsparios bioplėvelių formavimuisi, pavyzdžiui, sukuriant superhidrofobinius struktūrizuotus paviršius, kurie atstumtų bakteriją ir neleistų jai nusėsti ant paviršiaus.

Kuria ir KTU mokslininkai

Pasak K. Bočkutės, KTU MGMF Fizikos katedros mokslininkai yra sukaupę didelę patirtį kuriant ir modifikuojant funkcines medžiagas, o jų mokslinių tyrimų rezultatai gali būti naudingi kovai su bakterinių infekcijų sveikatos priežiūros įstaigose plitimu.

Šiuo metu KTU mokslininkai aktyviai dirba kuriant fotokatalitinius antibakterinius paviršius ir modifikuojant paviršius nanodalelėmis, pasižyminčiomis antibakteriniu poveikiu – mokslo grupė kuria antimikrobinių titano oksido plonų sluoksnių paviršių savybių prognozavimo modelį.

Pasak mokslininkės, tokio modelio sukūrimas lems intensyvesnį naujųjų antimikrobinių dangų panaudojimą bei bakterijų kontrolę.