Elektrohemijski proces razvijen u Georgia Tech-u mogao bi da ponudi novu zaštitu od bakterijskih infekcija bez doprinosa rastu otpornosti na antibiotike.
Ovaj pristup kapitalizuje prirodna antibakterijska svojstva bakra i stvara neverovatno male igličaste strukture na površini nerđajućeg čelika da ubije štetne bakterije poput E. coli i Staphilococcus. Pogodan je i jeftin, a mogao bi da smanji potrebu za hemikalijama i antibioticima u bolnicama, kuhinjama i drugim okruženjima gde površinska kontaminacija može dovesti do ozbiljnih bolesti.
Takođe bi moglo da spase živote: Globalna studija o infekcijama otpornim na lekove otkrila je da su direktno ubile 1,27 miliona ljudi u 2019. i doprinele skoro 5 miliona drugih smrtnih slučajeva – što ove infekcije čini jednim od vodećih uzroka smrti za svaku starosnu grupu.
Istraživači su opisali bakar-nerđajući čelik i njegovu efikasnost 20. maja u časopisu Small.
„Ubijanje gram-pozitivnih bakterija bez hemikalija je relativno lako, ali suzbijanje gram-negativnih bakterija predstavlja značajan izazov, zbog njihove debele, višeslojne ćelijske membrane. A ako ove bakterije opstaju na površinama, mogu brzo da rastu“, rekla je Anuja Tripati, glavni autor studije i postdoktorski stipendista na Fakultetu hemijskog i biomolekularnog inženjerstva. „Imao sam za cilj da razvijem baktericidnu površinu bez antibiotika efikasnu protiv gram-negativnih i gram-pozitivnih bakterija.
Tripati i njene kolege—Villiam R. McLain profesor Džuli Čempion i bivši dr. studenti Jaeioung Park i Thomas Pho—izradili su jedan-dva udarac koji prevazilazi te izazove i ne pomaže bakterijama da razviju otpornost na lekove.
Tim je prvo razvio elektrohemijsku metodu za urezivanje površine nerđajućeg čelika, stvarajući strukture nalik na igli na površini koje mogu probiti ćelijske membrane bakterija. Zatim, sa drugim elektrohemijskim procesom, istraživači su deponovali jone bakra na površinu čelika.
Bakar stupa u interakciju sa ćelijskim membranama i na kraju ih kompromituje.
„Nanoteksturirani nerđajući čelik može da ubije i gram-negativne i gram-pozitivne bakterije, ali smo želeli da poboljšamo antibakterijsku aktivnost za površine koje mogu biti veoma kontaminirane“, rekao je Tripati. „Bakarni premaz na nerđajućem čeliku sa nanoteksturom dao nam je veoma visoku antibakterijsku aktivnost.
Uprkos poznatim antibakterijskim svojstvima bakra, on se ne koristi široko za borbu protiv površinske kontaminacije jer je skup. Tripathijev pristup nanosi samo tanak sloj jona bakra na nerđajući čelik, tako da je isplativ bez ugrožavanja antibakterijske aktivnosti materijala.
Zajedno, dvostruki napadi su rezultirali smanjenjem od 97% Gram-negativnih E. coli i 99% smanjenja Gram-pozitivnih Staphilococcus epidermis bakterija u studiji grupe.
Tripati je rekao da se nerđajući čelik može koristiti za uobičajene alate u medicinskim ustanovama koje se lako zaprljaju, kao što su makaze ili pinceta. Može se koristiti za ručke na vratima, ograde stepeništa, a možda čak i umivaonike – mesta gde je nerđajući čelik često izborni materijal, a površinske bakterije su uobičajene, posebno u bolnicama ili drugim zajedničkim okruženjima.
Proces koji su ona i njene kolege razvile takođe bi mogao biti koristan u usluživanju hrane. Tripati je rekao da se pristup može prilično lako ugraditi u postojeće industrijske procese, gde se već koriste različite metode elektrohemijskog premaza za kontejnere za skladištenje hrane od nerđajućeg čelika.
Tripati je rekao da će budući rad istražiti da li je nerđajući čelik obložen bakrom, nanoteksturiranim, efikasan protiv drugih vrsta ćelija štetnih po ljudsko zdravlje. Takođe je zainteresovana da istraži da li se čelik može koristiti za medicinske implante kako bi se sprečile infekcije.
Pošto se pokazao efikasnim protiv problematične E. coli, ona se nada.
„Razmišljajući o nedavnom izbijanju E. coli u prodavnicama prehrambenih proizvoda u Kalgariju, Kanada, bio sam posebno motivisan u svom istraživanju, prepoznajući hitnu važnost i značaj borbe protiv tako otpornih bakterija na površinama“, rekao je Tripati. „Možda ih je teško eliminisati. Dakle, ako možemo efikasno da eliminišemo E. coli, imamo dobre šanse da iskorenimo mnoge bakterije na površinama.“
