Леша Леший Третий Сухой Удивительный ответил КАЛИОСТРА 26 апреля 2020 14:14
Леша Леший Третий Сухой Удивительный 26 апреля 2020 15:54
Extesy- 29 апреля 2020 16:14
Odem 2 мая 2020 16:22
GRVik1985 Руслан ответил Odem 2 мая 2020 23:53
Odem ответила GRVik1985 Руслан 3 мая 2020 14:52
Редактировала
Odem
3 мая 2020 17:02
КАЛИОСТРА 25 апреля 2020 16:11
Акулы периодически становятся предметом внимания в телевизионных передачах и в новостных сюжетах, посвящённых нападениям на людей, а также центральными персонажами в фильмах ужасов.
Однако мало кто знает, что акулы могут спасать миллионы жизней, защищать людей от патогенных микроорганизмов и подсказывать инженерам идеи для инновационных разработок.
Новое исследование учёных, посвящённое антимикробным свойствам кожи акулы, может стать очередным стимулом для разработки уникальных материалов, защищающих поверхности от размножения и поражения их бактериями и микроорганизмами, а также предотвращать биообрастание в промышленной сфере.
Исследование опубликовано в научном жeрнале Science Direct группой китайских учёных и носит название "Ингибирование образования биопленки шероховатыми поверхностями с текстурой кожи акулы". В нём учёные изучили микрорельеф и поверхностные характеристики кожи акулы и влияние её поверхностных свойств на заражение бактериями и их размножение.
Учёные выяснили, что свойства кожи акул препятствуют прикреплению бактерий на ранней стадии заражения и предотвращают развитие бактериальных биоплёнок.
Борьба с микробами - это непрерывное противостояние, в результате которого в одних только США ежегодно появляется более 2 миллионов инфицированных людей и происходит 23 тысячи смертей от инфекций.
В результате действия антибиотиков устойчивость бактерий к этим препаратам растёт и они становятся всё менее эффективными. Пациенты в больницах, которые ведут борьбу с болезнями или имеют ослабленную иммунную систему, особенно подвержены риску развития инфекций, всего лишь прикасаясь к загрязнённым предметам и поражённым микроорганизмами поверхностям, таким как дверные ручки, сантехника и бытовые приборы.
Учёные продолжают разрабатывать покрытия для таких высокозначимых для здоровья человека поверхностей, чтобы бороться с ростом и распространением микробов. Например, на основе кожи акул ранее была изобретена технология Sharklet AF - это покрытие, имитирующее кожу акулы с целью уменьшить способности бактерий прикрепляться к поверхностям и подавлять их жизнедеятельность.
Так, данная технология способна эффективно бороться с такими опасными бактериями как кишечная палочка и золотистый стафилококк.
В своём новом исследовании учёные решили рассмотреть использование уникальных качеств кожи акулы для борьбы с микроорганизмами в более широком спектре вопросов. Одним из таких вопросов стало влияние рельефа поверхности по подобию кожной структуры акулы на биообрастание в медицинской отрасли.
Биологическое обрастание - это колонизация поверхностей микроорганизмами, которая может иметь разрушительные последствия для искусственных устройств, используемых в различных областях человеческой жизнедеятельности.
Возможно, вы слышали о биологическом обрастании в отношении его воздействия на погружённые в воду поверхности, такие как корпус судна, гребные винты, якоря и рыболовные снасти, что приводит к нежелательным сопротивлениям, коррозии и увеличению расхода топлива.
Но помимо этого биологическое обрастание представляет собой серьёзную проблему для различных отраслей промышленности за пределами морского мира, включая медицину, экологическую биотехнологию и промышленные сферы.
Например, биообрастание происходит в медицинских устройствах и на изделиях, таких как катетеры, имплантаты и биосенсоры, что может привести к распространению инфекционных заболеваний, отторжению человеческим телом искусственных тканей и сбоям в механизмах, поддерживающих стабильное состояние организма человека.
Медицинские устройства играют жизненно важную роль в лечении многочисленных заболеваний и предназначены для замены или восстановления биологических функций человека, - поясняет ведущий автор исследования Сю-Вэнь Чэнь из Национального университета науки и техники Гаосюна.
Но синтетические материалы, такие как катетеры, инфузионные линии, сосудистые стенты и трансплантаты, а также материалы для зашивания тканей после хирургического вмешательства могут вызывать реакции отторжения.
Человеческое тело наделено способностью отличать свои родные структуры от чужих, и имплантация чужеродного объекта в наше тело активирует сложное взаимодействие сигналов, которое приводит к биологической инкапсуляции указанного имплантата; эта реакция известна как FBR.
Проблему усугубляет тот факт, что биомедицинские устройства склонны к поверхностному биообрастанию в результате реакции инородного тела, а это означает, что клинический срок службы устройства ограничен.
Биологическое обрастание медицинских изделий эффективно устраняется только путём их удаления или замены с помощью дорогостоящих инвазивных процедур. И это не предпочтительный вариант.
Поэтому медицинское сообщество пытается лучше изучить явление биообрастания и найти способы уменьшить бактериальные адгезионные свойства поверхности, поскольку начальное закрепление бактерий на поверхности материала является ключевым фактором для активизации биообрастания.
Смотреть видео - использование технологии на основе структуры акульей кожи в медицине против патогенных микроорганизмов:
Для разработки материалов, способных противостоять негативным эффектам, связанным с поверхностным биологическим обрастанием, биомиметическая инженерия взяла на вооружение кожу акулы, чтобы изучить имеющиеся у неё свойства против биообрастания.
Кожа акулы, обильно покрытая плакоидными чешуйками (дермальными зубцами), представляет собой шероховатую поверхность из бороздок и гребней, формирующих "наноструктурированные выпуклости", которые позволяют акулам плавать с уменьшенным сопротивлением и предотвращают прикрепление микроорганизмов к телу.
В одном из более ранних экспериментов учёные заимствовали у акулы эту ребристую форму кожного зубца, назвав технологию Sharklet AF, и изготовили модель, имитирующую акулью кожу.
Оказалось, что поверхности Sharklet AF эффективно подавляют адгезию бактерий на 90–99%, в зависимости от типа бактерий, и уменьшают образование биоплёнки.
Но исследователи хотели понять, как рельеф поверхности влияет на её свойства, препятствующие инвазии бактерий и образованию биоплёнки.
Новое исследование китайских учёных было направлено на то, чтобы ответить именно на этот вопрос.
Учёные взяли образцы кожи с боковой поверхности тела, с грудного, анального и хвостового плавников подопытной акулы-мако. Далее их тщательно промыли большим количеством деионизированной воды, а затем очистили фосфатным буферным солевым раствором для удаления любых биологических остатков.
После высыхания структура акульей кожи была реплицирована на полимерную основу путём
отпечатывания из полидиметилсилоксана, а затем аккуратно снималась. Далее образцы подвергались лабораторным исследованиям.
Было установлено, что уникальное строение, форма расположения и динамические свойства плакоидной чешуи акул блокируют прикрепление бактерий на ранней стадии и препятствуют развитию бактериальных биоплёнок.
Около 15 лет назад исследователи из Университета Флориды изучали антимикробные свойства акульей кожи, когда искали способы уменьшить колонии микроорганизмов и водорослей на подводных лодках.
В качестве эксперимента они создали опытную поверхность с микроскопической имитацией кожных зубцов шагреневой кожи акул в надежде, что это будет препятствовать росту микроорганизмов без использования антимикробных агентов.
Они предположили, что более эффективно предотвратить рост бактерий и водорослей, чем пытаться убить их.
Смотреть видео - противомикробные свойства акульей кожи:
За время, прошедшее с момента старта изучения кожи морского хищника, "акулий" материал показал свою эффективность против роста и распространения бактерий и уже применяется в различных отраслях, включая здравоохранение, - рассказывают учёные.
В исследованиях технология ингибировала рост кишечной палочки на 80% по сравнению с контрольными поверхностями, а также продемонстрировала эффективность против золотистого стафилококка (MSSA), метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA), энтерококков, синегнойной палочки и других опасных микроорганизмов.
Эти и другие бактерии являются причиной около 2,1 миллиона случаев инфекций, ежегодно поражаемых жителей в США.
Технология, имитирующая шагреневую кожу акулы, показывает большие перспективы и может стать эффективным инструментом в борьбе с внутрибольничными инфекциями.
Больничные инфекции являются серьёзной проблемой для многих пациентов и работников здравоохранения, и этот вопрос становится всё острее в связи с распространением такого явления как антибиотико-устойчивые штаммы бактерий.
Хоть дезинфекционная обработка поверхностей для уничтожения бактерий и является основным методом обезопасить людей от поражения опасными микроорганизмами, у этого подхода есть существенные недостатки, включая токсичность химических веществ и человеческие ошибки.
Новый подход включает изменение бытовых и больничных поверхностей, чтобы сделать их менее поддающимися бактериальной инвазии, имитируя структуру, подобную коже акулы. Используемый в сочетании с существующими методами, новый микродизайн поверхности может помочь уменьшить количество инфицированных людей.
Сама кожа акулы не обладает противомикробными свойствами, но она идеально приспособлена для того, чтобы противостоять её поражению живыми организмами и препятствовать их размножению - за 4 миллионов лет эволюции плакоидная чешуя хищника приобрела те свойства и структуру, которые сейчас помогают акулам быть невосприимчивыми к действию практически всех известных патогенных микроорганизмов.
Иными словами, кожа акулы обладает особой шероховатостью и определёнными качествами, которые блокируют способность микроорганизмов закрепляться и прогрессировать на поверхности её тела.
Учёные считают, что новые данные помогут разработать технологии нанесения на различные поверхности специального микрорельефа, имитирующего акулью кожу, что будет создавать неблагоприятную среду для развития микробов.
Это покрытие можно будет использовать в качестве внешнего слоя для медицинских инструментов, предметов медицинского обихода, различных изделий, устройств и аппаратуры, чтобы предотвратить размножение и распространение патогенных бактерий.
Это, в свою очередь, повысит стерильность в медицинских помещениях и снизит риск заражения определёнными заболеваниями и инфекциями.
Инновационная технология также будет способствовать заживлению ран и являться более эффективной, чем антибиотики.
Источник: Лагуны акул.