Skrzydła ważek i cykad mają niezwykłe właściwości – ich powierzchnia najeżona jest maleńkimi nanosłupkami, które skutecznie bronią jej przed bakteriami. Zainspirowani tym naturalnym łożem fakira naukowcy z Singapuru zaproponowali nową powłokę antybakteryjną. Zabójczo skuteczną i nieszkodliwą dla środowiska.
Fot. Bergadder / pixabay.com
Badania potwierdziły, że skrzydła ważek i cykad są zabezpieczone przed bakteriami dzięki swojej naturalnej strukturze. Powierzchnia ich skrzydeł pokryta jej nanosłupkami, przez co przypomina najeżone gwoździami łoże fakira. Kiedy tylko bakteria zbliża się do tak powstałego obwarowania, jej błona komórkowa zostaje natychmiast rozerwana i mikroorganizm ginie.
Ten niezwykły naturalny mechanizm obronny stał się inspiracją dla naukowców z Instytutu Bioinżynierii i Nanotechnologii (IBN) Agencji Nauki, Technologii i Badań w Singapurze. Postanowili oni stworzyć antybakteryjną nanopowłokę, która ulegałaby samodezynfekcji i mogłaby być stosowana na często dotykanych powierzchniach, takich jak klamki drzwi, blaty stołów czy różnego rodzaju przyciski. Szczególny potencjał technologia ta miałaby w szpitalach i klinikach, gdzie sterylność jest konieczna, aby zapobiegać rozprzestrzenianiu się infekcji.
Maleńkie bagnety zamiast środków chemicznych
Według Centrum Zwalczania i Zapobiegania Chorobom 80% najczęstszych infekcji przenosi się za pośrednictwem dłoni. Dezynfekcja często dotykanych powierzchni mogłaby więc zapobiec rozprzestrzenianiu się zarazków, ale musiałaby być przeprowadzana bardzo często, ponieważ drobnoustroje namnażają się błyskawicznie. Ponadto dostępne obecnie środki do dezynfekcji zawierają związki takie jak triklosan, które nie są bezpieczne, a gdy są używane w nadmiarze, nie tylko zanieczyszczają środowisko, ale i powodują, że bakterie się na nie uodparniają.
Aby rozwiązać ten problem, grupa naukowców z IBN kierowana przez dr Yugena Zhanga stworzyła nową nanopowłokę, która ma zdolność zabijania bakterii przez sam bezpośredni kontakt. Zainspirowani sztuczkami stosowanymi przez ważki i cykady, badacze wyhodowali na powierzchni nanosłupki z tlenku cynku, związku znanego ze swoich antybakteryjnych właściwości. Tak powstałe maleńkie bagnety potrafią unieszkodliwić wiele gatunków bakterii, w tym E. coli i S. aureus, przenoszone najczęściej przez kontakt z powierzchnią.
Od lewej: dr Guangshun Yi, dr Yuan Yuan, dr Xiukai Li i dr Yugen Zhang, którzy opracowali nową powłokę antybkateryjną zainspirowaną strukturą skrzydła ważki. Fot. Agency for Science, Technology and Research
Skuteczność na poziomie 99,9%
Testy na podłożu ceramicznym, szklanym, tytanowym i cynkowym wykazały, że powłoka zabija do 99,9% zarazków pojawiających się na powierzchni. A ponieważ są one unieszkodliwiane w sposób mechaniczny, nie chemiczny, nie ma obaw o zanieczyszczenie środowiska. Nie ma również możliwości, aby bakterie wyrobiły sobie odporność na ten mechanizm obronny.
Wykazano, że powłoka jest szczególnie skuteczna na cynku. Dzieje się tak, ponieważ nanosłupki z tlenku cynku powodują uwolnienie nadtlenków (lub reaktywnych form tlenu). Związki te mają zdolność unieszkodliwiania nie tylko bakterii wchodzących w bezpośredni kontakt z powierzchnią, ale również tych znajdujących się tylko w pobliżu.
Na powierzchniach, ale i w wodzie
Co więcej, naukowcy potwierdzili, że ta metoda walki z bakteriami może być stosowana nie tylko na powierzchniach stałych. W ramach badań umieścili też płytkę cynku z nanosłupkami z tlenku cynku w wodzie zanieczyszczonej bakterią E. coli. Wszystkie bakterie zostały zabite, co sugeruje, że materiał ten mógłby również zostać wykorzystany do oczyszczania wody.
Zespół dr Zhanga otrzymał niedawno grant od rządu Singapuru. Pieniądze mają być przeznaczone na rozwój technologii we współpracy ze szpitalem Tan Tock Seng oraz na jej komercjalizację. W ciągu następnych pięciu lat produkt powinien więc znaleźć się na rynku. Ze szczegółowymi wynikami badań zapoznać się można w artykule opublikowanym na łamach czasopisma „Small”.
Źródło: european-coatings.com
