В новом исследовании ученые протестировали BLAST на свиной коже, которая часто используется в качестве заменителя человеческой кожи в доклинических экспериментах из-за схожести ее структуры и функций. На эту кожу исследователи выпустили бактерии Staphylococcus epidermidis, которые обычно живут на здоровой человеческой коже,
Как правило, эти бактерии сдерживают рост вредных микробов на коже и даже способствуют заживлению ран на ней. Однако если бактерии S. epidermidis случайно попадают в организм — например, через загрязненное медицинское устройство, такое как катетер или капельница, используемая для введения лекарств, — они могут вызвать опасные инфекции.
Эксперименты, проведенные в рамках нового исследования, показали, что S. epidermidis делает то, что исследователи называют «избирательной возбудимостью». В ответ на электричество бактерии снижают активность генов, которые позволяют им собираться в толстые, слизистые слои, известные как биопленки. Биопленки позволяют бактериям лучше прилипать к поверхностям тела и таким образом колонизировать их.
Но S. epidermidis реагируют на электричество только тогда, когда окружающая их среда кислая. Здоровая кожа слабокислая, но хронические раны обычно щелочные. Поэтому, добавив в пластырь специальный гидрогель, исследователи убедились, что BLAST сделает кожу под пластырем кислой.
Во время испытаний устройство подавало 10-секундные электрические импульсы на кожу каждые 10 минут в течение 18 часов. Каждый импульс электричества был напряжением около 1,5 вольта — примерно такое же напряжение подают кардиостимуляторы, регулирующие сердцебиение человека. Устройство значительно уменьшило количество кожи, покрытой биопленками, и почти в десять раз сократило общее количество клеток S. epidermidis по сравнению с необработанной кожей.
BLAST оказывал аналогичный антимикробный эффект при нанесении на поверхность катетера. Это намекает на то, что теоретически его можно использовать в качестве дополнительной меры стерилизации перед использованием таких устройств.
Эти результаты, опубликованные в четверг (24 октября) в журнале Device, дают первые намеки на то, что пластырь может быть полезен в медицинских учреждениях. Однако будущие исследования должны показать, что аналогичные эффекты наблюдаются на коже живых животных и на коже человека. Если пластырь пройдет эти испытания, его можно будет использовать для профилактики бактериальных инфекций без необходимости предварительного назначения врачами антибиотиков, сообщил Live Science соавтор исследования, профессор химии Чикагского университета Божи Тиан.
Сокращение использования антибиотиков может снизить риск развития устойчивости бактерий к лекарствам, что является серьезной проблемой для общественного здравоохранения.
Теперь команда будет изучать, реагируют ли другие виды бактерий на электростимуляцию так же, как S. epidermidis. Если да, то это может расширить клиническое применение таких устройств, как BLAST.
Учитывая, что на нашей коже живет множество бактерий, выделение одного вида для тестирования может не совсем точно предсказать, как устройство будет работать на людях. Вероятно, исследователям необходимо учесть это в будущих экспериментах.
В дальнейшем команда намерена протестировать BLAST на животных, а затем, как мы надеемся, перейти к клиническим испытаниям на людях. Если устройство окажется безопасным и эффективным, то, по словам Тиана, оно может появиться на рынке примерно через пять лет.
Команда исследователей также планирует изучить возможность интеграции BLAST с другими технологиями, такими как умные повязки, которые могут контролировать уровень увлажненности раны и изменять свое состояние в зависимости от окружающей среды. Это позволит создать более адаптивное решение для лечения хронических ран, способствуя более быстрому заживлению и предотвращению инфекций. Таким образом, BLAST может стать частью комплексной системы ухода за кожей.
Кроме того, ученые собираются исследовать механизмы, благодаря которым электрическая стимуляция влияет на другие виды бактерий, живущих на коже. Найденные ответы могут дать необходимую информацию для разработки новых методов борьбы с инфекциями. Возможность использования BLAST для профилактики инфекций в ситуациях, связанных с хирургией или другими медицинскими процедурами, делает его особенно перспективным.
Если исследования подтвердят эффективность и безопасность устройства в клинических испытаниях, интеграция BLAST в медицинскую практику может значительно изменить подход к лечению кожных инфекций и предотвратить распространение резистентных штаммов бактерий. Сокращение зависимости от антибиотиков станет важным шагом в борьбе с одной из самых острых проблем мирового здравоохранения.
