Антибактериальные подходы в тканевой инженерии с использованием ионов металлов и наночастиц: от механизмов к практическому применению

Бактериальное инфицирование имплантируемых каркасов может иметь фатальные последствия, а в сочетании с ростом множественной лекарственной устойчивости бактерий вызывает большой интерес к разработке современных антибактериальных биоматериалов и конструкций. Металлы и их ионы для снижения риска бактериальной инфекции применяются уже несколько десятилетий, а в последнее время в качестве новой и настраиваемой альтернативы предлагаются металлсодержащие наноматериалы с улучшенными антимикробными свойствами. В обзоре подробно рассматривается, как ионы металлов и наночастицы с ионами металлов могут снижать количество нежелательных бактерий или полностью их уничтожать. В настоящее время общепризнаны такие антибактериальные механизмы, как индукция окислительного стресса, высвобождение ионов и нарушение структуры биомолекул. Однако точные антимикробные механизмы обсуждаемых соединений металлов по-прежнему остаются недостаточно изученными. Комбинация различных ионов металлов и модификация поверхности наночастиц приводят к синергическому эффекту и более эффективному уничтожению микроорганизмов, а также позволяют снизить потенциальные побочные эффекты для организма хозяина. Начиная с общего обзора антибактериальных механизмов, далее авторы подробно рассматривают такие ионы металлов, как серебро, цинк, медь, железо и золото, и описывают их различающиеся механизмы действия. В заключение обсуждается использование этих ионов металлов и наночастиц в тканевой инженерии для предотвращения несостоятельности имплантатов.