Čeští vědci vyrábějí antimikrobiální materiály, jejichž povrch zabíjí bakterie

Vědci z Belgie, České republiky a Itálie se podílejí na výzkumu, který by měl nahradit chemické odbourávání mikroorganismů a nečistot. Takzvané plazmové inženýrství vytváří povrchy, jenž zabíjejí baktrerie, zabraňují znečištění a uvolňují léčiva. Technologie by mohla urychlit vývoj antimikrobiálních materiálů, píše web sciencedaily.com.

Prohlubující se obavy z infekcí odolných vůči antibiotikům spolu s převažujícími nemocničními infekcemi z chirurgických nástrojů, implantátů a silně dotýkaných povrchů v posledních letech zintenzivnily vývoj antimikrobiálních materiálů.

Běžné metody mokré chemie používané k vytváření biocidních materiálů jsou složité, časově náročné a drahé. V časopise Journal of Applied Physics představují vědci z Belgie, České republiky a Itálie výukový materiál, v němž zkoumají slibnou alternativu zvanou plazmové povrchové inženýrství.

„Plazmové inženýrství je levná a ekologická metoda, protože nevyžaduje použití rozpouštědel a lze ji poměrně jednoduše rozšířit na průmyslovou výrobu,“ uvedl spoluautor Anton Nikiforov.

Technologie se opírá o nerovnovážnou plazmu neboli částečně ionizovaný plyn, který vyvolává chemické reakce měnící vlastnosti na povrchu materiálu. Různé teplotní úrovně v plazmatu, obvykle ionizované vzácné plyny, kyslík nebo vzduch,vytvářejí odlišné chemické cesty. S reakcemi lze manipulovat nastavením elektrického výkonu pro aktivaci povrchu, nanášení povlaků a nanostrukturování povrchu prakticky jakéhokoli pevného materiálu.

Plasma-based engineering creates contact-killing, antifouling, drug-release surfaces https://t.co/PHBVDu0yKZ pic.twitter.com/JabpuYCBdX

— Zyite.news (@ZyiteGadgets) January 4, 2022

Plazmové inženýrství může vytvářet povrchy, které zabíjejí bakterie, zabraňují znečištění a uvolňují léčiva. Materiály ničí mikroorganismy prostřednictvím mikroskopických hrotů, které mikroorganismy při kontaktu propíchnou. Jedna studie ukázala, že plazmou vyleptané struktury černých křemíkových nanopilířů jsou vysoce baktericidní vůči různým bakteriím, včetně Staphylococcus aureus, bakterie odolné vůči antibiotikům, která je dobře známá tím, že způsobuje vážné kožní infekce a může také infikovat krevní oběh, plíce, srdce a kosti.

Antifoulingové materiály zabraňují mikroorganismům hromadit se na povrchu a vytvářet biofilmy a další nebezpečná mikrobiální prostředí. Některé z těchto materiálů jsou inspirovány tím, co již vynalezla příroda, například protihnilobné vlastnosti křídel cikád a vážek, která jsou tvořena nanopilary, jež při kontaktu ničí mikroby a produkují biochemické látky odpuzující vlhkost.

• 

Plazmově polymerizované superhydrofobní tenké povlaky, materiály odpuzující vodu inspirované lotosovým listem, byly rovněž intenzivně vyvíjeny a zkoumány z hlediska jejich vlastností proti zanášení. Díky nedostatku vlhkosti se na těchto površích nemohou uchytit a množit mikroorganismy.

Povrchy uvolňující léčiva řídí uvolňování antimikrobiálních látek, což umožňuje dodávat vysoké dávky antibiotik na cílená místa, což je užitečné po chirurgických zákrocích. Například vankomycin, běžné antibiotikum, byl uložen uvnitř sférických částic. Toho bylo dosaženo při aerosolově asistované plazmové depozici, která kombinuje vysokoenergetické plazma a aerosoly léčiv.

K vytvoření takových povrchů byla vyvinuta řada metod založených na plazmatu, včetně nízkotlakého a atmosférického plazmového leptání, plazmové polymerizace, naprašování, plynové agregace nanočástic, aerosolové plazmové depozice a různých kombinací stejných metod.

Ačkoli se inženýrství založené na plazmatu jistě zrychlí, stále existují výzvy, které je třeba překonat, včetně potřeby lépe porozumět tomu, jak bakterie ulpívají na povrchu a co přesně se děje, když jsou mikroorganismy ničeny.

Zdroj: sciencedaily.com