Jak informuje PAN, potrzebę opracowania nowego, trwałego i bezpiecznego materiału biobójczego dostrzegli badacze z Instytutu Fizjologii i Żywienia Zwierząt (IFiŻZ) w Jabłonnie. Zwrócili oni uwagę, że jeśli znane wszystkim z czasu pandemii maseczki na twarz są zbyt rzadko wymieniane, to gromadzą mikroorganizmy. Następnie jako siedliska mikroorganizmów mogą być źródłem wtórnego zakażenia. Potrzebny byłby więc materiał działający nie tylko jak filtr, ale również zdolny stale eliminować mikroorganizmy, które się na nim osadzają.

Srebro i miedź

Fizycy z IFJ PAN uznali, że sposobem na rozwiązanie problemu mógłby być materiał kompozytowy, zbudowany z neutralnej matrycy z odpowiednio przytwierdzonymi grupami funkcyjnymi, potrafiącymi efektywnie zabijać mikroorganizmy. Trwałe mocowanie cząsteczek biobójczych i odpowiedni dobór ich właściwości zagwarantowałby, że materiał zachowałby swoje cechy praktycznie dowolnie długo. Wykorzystali jony srebra i miedzi. - Główną rolę w naszych materiałach pełnią nie matryce, lecz w odpowiedni sposób na nich osadzone grupy funkcyjne. Kluczowy czynnik biobójczy, czyli w tym przypadku jon srebra, jest złapany za pomocą grupy karboksylowej umocowanej na łańcuchu propylowym. Konstrukcja ta jest wiotka i znakomicie pełni rolę żądła czy też noża, który stykając się z bakterią niszczy jej błonę komórkową - wyjaśnia dr hab. Łukasz Laskowski, kierownik zespołu w IFJ PAN.

Biobójcze cząsteczki w nowych kompozytach są związane z matrycą chemicznie, a więc trwale. Dzięki temu są zdolne wykonywać swoje zadanie stale i dokładnie tam, gdzie zostały umieszczone. Nie stracą z czasem swoich zdolności, nie zostaną też wypłukane z plomby do organizmu ani nie uwolnią się ze zużytej maseczki do środowiska.

Nanokompozyty wytwarzające wodę utlenioną

Druga klasa nowych nanokompozytów z IFJ PAN wykorzystuje do walki z bakteriami inne narzędzie. Są to grupy propylowo-fosforanowe zawierające jon miedzi. Wyłapują one z powietrza cząsteczki tlenu. Następnie jon miedzi, działający jak jednoelektronowy katalizator, zajmuje się ich redukcją. W zachodzących reakcjach uczestniczy wodór pochodzący z powszechnych w naszym środowisku cząsteczek wody, a w rezultacie w grupach funkcyjnych z miedzią nieustannie tworzy się woda utleniona. W kontakcie z nią większość mikroorganizmów ginie wskutek szoku oksydacyjnego. - Podobnie jak w przypadku nanokompozytów z dodatkiem srebra, miedź także jest trwale związana z matrycą i się nie zużywa. Zużywają się woda i tlen, ale akurat one są naturalnie dostępne w środowisku. Mamy więc do dyspozycji materiał, który w sposób praktycznie nieprzerwany wytwarza pewne ilości świeżej wody utlenionej, jednego z najskuteczniejszych związków biobójczych - podkreśla dr Laskowski.

Biobójcze nanokompozyty z jonami metali są obecnie wytwarzane w IFJ PAN na skalę laboratoryjną, z możliwością dostarczania próbnych ilości w celach wdrożeniowych. Jak zapewniają naukowcy, technologię produkcji - obecnie na etapie patentowania - można bez większych problemów przeskalować do potrzeb przemysłowych.

Badania sfinansowano z grantu przyznanego przez Narodowe Centrum Nauki.

W skład zespołu badawczego wchodzą także: dr Agnieszka Karczmarska, dr Magdalena Laskowska i dr Mateusz Schabikowski. Testy weryfikujące bioaktywne działanie wszystkich nowych materiałów zostały przeprowadzone w IFiŻZ PAN pod kierownictwem dr. hab. Pawła Kowalczyka.

Polecamy także:

Mukowiscydoza: pacjenci dzięki lekom wychodzą spod klosza

187 osób otrzymało rekompensaty w związku ze szczepieniami