ساخت ماده‌ای که از کشتن میکروب‌ها خسته نمی‌شود

به گزارش صنعت نیوز، جدیدترین نانوکامپوزیت‌ ضدمیکروبی که توسط دانشمندان موسسه فیزیک هسته‌ای آکادمی علوم لهستان (IPJ PAN) در کراکوف طراحی و سنتز شده‌ است، مسیرهای جدیدی را برای مهندسی مواد در مبارزه با میکروارگانیسم‌ها ترسیم می‌کنند.

این نانوکامپوزیت‌های بیوسیدال با نیش مولکولی یا شوک اکسیداتیو پاتوژن‌ها را می‌کشد و مفهوم خستگی را نمی‌داند .

افزایش تعداد باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک نه تنها پزشکان، بلکه برای فیزیکدانان درگیر در مهندسی مواد نیز چالش‌هایی را ایجاد می‌کند.

در مبارزه علیه میکروارگانیسم‌های خطرناک، به نظر می‌رسد که بالاخره متحدانی را به دست آورده‌ایم که آماده رویارویی با این چالش هستند: مواد کامپوزیتی که قادر به کشتن خود به خود و پیوسته میکروارگانیسم‌ها و جلوگیری از رشد مستعمرات آن‌ها هستند.

نیاز به توسعه یک ماده بیوسیدال جدید، بادوام و ایمن توسط محققان موسسه فیزیولوژی و تغذیه حیوانات آکادمی علوم لهستان (IFiZZ PAN) اعلام شد. اگر ماسک‌هایی که از زمان شیوع همه‌گیری استفاده می‌شوند، به‌ندرت تعویض شوند، میکروارگانیسم‌ها را جمع می‌کنند و به‌عنوان زیستگاه آن‌ها می‌توانند منبع عفونت ثانویه باشند.

بنابراین چیزی که مورد نیاز است ماده‌ای است که نه تنها به‌عنوان یک فیلتر عمل می‌کند، بلکه قادر به از بین بردن مداوم میکروارگانیسم هایی است که روی آن می‌نشینند.

فیزیکدانان IFJ PAN فکر کردند که یک ماده کامپوزیت ساخته شده از یک ماتریس خنثی با گروه‌های عاملی متصل مناسب که قادر به کشتن موثر میکروارگانیسم ها هستند می‌تواند راهی برای حل این مشکل باشد.

اتصال دائمی مولکول‌های بیوسیدال و انتخاب مناسب خواص آنها تضمین می‌کند که این ماده ویژگی‌های خود را عملاً برای هر دوره زمانی حفظ می‌کند.

در مورد کامپوزیت‌های بیوسیدال با یون های نقره، که توسط دانشمندان IFJ PAN ساخته شده است، بسته به نیاز، می‌توان از ماتریس‌های اکسید آلومینیوم یا دی اکسید سیلیکون استفاده کرد. در حالت اول، ماتریس‌ها به صورت یک غربال با قطر منافذ حدود ۴۰ نانومتر هستند، در حالی که در مورد دوم، کره هایی با قطرهای ۵۰ تا ۵۰۰ نانومتر هستند.

ماتریکس متخلخل فیلتر کردن هوا یا مایعات بدن را ممکن می‌سازد، در حالی که سیلیس کروی، ترکیب مواد بیوسیدال را در مواد دیگر، مانند پرکننده‌های دندان، ممکن می‌سازد.

به طور طبیعی، نقش اصلی در این مواد توسط ماتریکس بازی نمی‌شود، بلکه توسط گروه‌های عاملی که به شیوه‌ای مناسب بر روی آن قرار داد شده، ایفا می‌شود. عامل بیوسیدال کلیدی، در این مورد یون نقره است، که توسط یک گروه کربوکسیل متصل به یک ماده جذب می‌شود. این ساختار منعطف است و به طرز فوق‌العاده‌ای مانند نیش یا چاقو عمل می‌کند که در تماس با باکتری، غشای سلولی آن را از بین می‌برد.

مولکول‌های بیوسیدال در این کامپوزیت‌های جدید از نظر شیمیایی و در نتیجه دائمی به ماتریکس متصل می‌شوند. این واقعیت قبل از هر چیز به این معنی است که این مولکول‌ها قادر خواهند بود وظیفه خود را به طور مداوم و دقیقاً در جایی که قرار می‌گیرند انجام دهند. بنابراین، با گذشت زمان، توانایی‌های خود را از دست نمی‌دهند، از پرکردگی دندان در بدن شسته نمی شوند و از ماسک استفاده شده در محیط خارج نمی شوند.

دسته دوم نانوکامپوزیت های جدید IFJ PAN از ابزار متفاوتی برای مبارزه با باکتری‌ها استفاده می‌کند: گروه های پروپیل فسفات حاوی یون مس. آنها مولکول‌های اکسیژن هوا را جذب می‌کنند، سپس توسط یون مس احیاء شده و به عنوان یک کاتالیزور تک الکترونی عمل می‌کنند. در نتیجه، پراکسید هیدروژن به‌طور مداوم در اطراف گروه های عاملی مس تشکیل می‌شود. در تماس با آن، اکثر میکروارگانیسم‌‌ها توسط شوک اکسیداتیو از بین می روند.

مانند نانوکامپوزیت‌های نقره، مس نیز به‌طور دائم به ماتریکس متصل می‌شود و فرسوده نمی‌شود. آب و اکسیژن مصرف می‌شود، اما اینها به طور طبیعی در محیط در دسترس هستند.