Американские учёные создали электронный пластырь для борьбы с бактериями на коже

Это открывает захватывающие возможности для немедикаментозного лечения, особенно в отношении кожных инфекций и заживления ран, где устойчивые к антибиотикам бактерии представляют серьёзную проблему, рассказал один из ведущих авторов работы Божи Тянь.

Учёные уже используют электричество для манипуляции клетками млекопитающих, включая человека, для лечения без использования лекарств. Например, кардиостимуляторы способны регулировать сердцебиение, стимулируя мышцы сердца небольшими электрическими импульсами.

Из-за чрезмерного использования антибиотиков при лечении людей и животных многие микробы эволюционировали и стали устойчивыми к современным препаратам, что сделало медикаменты менее эффективными. Предыдущие исследования показали, что устойчивые к лекарствам инфекции стали причиной смерти примерно 1,27 млн человек к 2019 году.

В своей работе учёные проверили, как будет реагировать на электрическую стимуляцию эпидермальный стафилококк (Staphylococcus epidermidis). Эта бактерия распространена на коже человека и, как правило, безвредна и даже способна защитить кожу от патогенов. Однако при попадании внутрь через порез или медицинскую процедуру эпидермальный стафилококк в ряде случаев вызывает серьёзные инфекции. Ранее появились три штамма S. epidermidis, которые устойчивы ко всем классам антибиотиков.

Стафилококк — это часть микробной экосистемы, которая естественным образом существует на коже, поэтому исследователи предпочитают не унитожать бактерию, поскольку их полное исчезновение чревато другими проблемами, говорит соавтор работы Гюрол Зюэль.

Научная группа выяснила, что слабые электрические разряды способны вызывать реакции S. epidermidis, но только в кислой среде. Исследователи называют это избирательной возбудимостью. Здоровая кожа человека имеет слабокислую реакцию, но хронические раны обычно отличаются нейтральной или щелочной реакцией.

Открытие избирательной возбудимости поможет понять, как контролировать другие виды бактерий, рассматривая различные условия.

За 18 часов команда стимулировала бактерию слабым электрическим напряжением в 1,5 В в течение 10 секунд каждые 10 минут. Для человека безопасным считается напряжение в 12 В. После 18-часового цикла обработки количество бактерий сократилось в 10 раз.

При проведении дальнейших исследований по изучению безопасности и эффективности этого лечения учёные смогут разработать носимый пластырь с беспроводной цепью для контроля инфекций без лекарств, резюмировал Тянь.

Научная работа «Bioelectronic drug-free control of opportunistic pathogens through selective excitability» опубликована 24 октября 2024 года в журнале Cell (DOI: 10.1016/j.device.2024.100596).