Специалисты IBM Research и Института биоинженерии и нанотехнологий (Institute of Bioengineering and Nanotechnology, IBN) создали антибактериальный гидрогель, способный проникать сквозь мертвые клетки биопленок и уничтожать устойчивые к антибиотикам бактерии при контакте с ними. Синтетический гель, состоящий более чем на 90% из воды, биоразлагаем, биосовместим и нетоксичен. Он может быть использован при создании кремов для лечения кожных инфекций и препаратов для инъекционной терапии, а также дезинфекции катетеров, зондов и медицинских трубок, быстрого заживления ран в хирургии и антибактериальной обработки имплантатов в стоматологии.

Исследователям удалось создать макромолекулы полимерного вещества, которые сочетают в себе такие свойства, как растворимость в воде, положительный заряд и способность к биологическому разложению. При смешивании с водой и нагревании до температуры тела полимеры самостоятельно формируются в синтетический гель, которым легко манипулировать. Эта способность связана с межмолекулярными взаимодействиями, которые создают эффект «молекулярной застежки-молнии». Небольшие сегменты новых полимеров соединяются друг с другом, обеспечивая загустевание водного раствора до состояния эластичных гидрогелей. Обладая многими свойствами водорастворимых полимеров и в то же время не являясь легкорастворимыми, такие вещества могут сохраняться в физиологических условиях, демонстрируя при этом антибактериальную активность.

При нанесении гидрогеля на зараженную поверхность или открытую рану его положительный заряд притягивает все отрицательно заряженные клеточные мембраны микроорганизмов. В отличие от большинства антибиотиков и гидрогелей, которые нацелены на внутреннюю биомеханику бактерий для предотвращения их размножения, новый гидрогель убивает бактерии путем разрушения мембраны, что исключает возникновение любой формы резистентности.

Появление микробных биопленок, способных колонизировать практически любую ткань и поверхность, сопутствует развитию более 80% всех инфекций, особенно в случаях с применением медицинских инструментов и оборудования. Биопленки, сформированные мертвыми клетками микроорганизмов, — один из ключевых факторов, вызывающих развитие внутрибольничных инфекций, которые входят в пятерку основных причин смертности в США и обходятся американской системе здравоохранения примерно в 11 млрд долл. ежегодно.

Несмотря на применение средств стерилизации и асептической обработки, инфекции, обусловленные использованием медицинских устройств, до сих пор не искоренены. Это связано, в числе прочего, с развитием бактерий, устойчивых к лекарственным препаратам. По данным Национального центра по контролю и профилактике заболеваний, устойчивость бактерий к антибиотикам добавляет ко времени пребывания пациентов в больницах 8 млн койко-дней.