Material začne “delovati” proti mikrobom na ukaz.
Znanstveniki so odkrili sposobnost grafena, da uničuje odporne mikrobe / foto depositphotos.com
Raziskovalci s švicarskega inštituta za znanosti o materialih Empa so razvili ultra tanke premaze na osnovi grafena, ki lahko nevtralizirajo nevarne bolnišnične patogene samo z uporabo infrardeče svetlobe. Med testiranjem je material uničil skoraj vse sledi enega bakterijskega seva, odpornega na zdravila, in več kot 90 odstotkov drugega. Raziskava bi lahko spremenila pravila igre v svetovnem boju proti odpornosti proti antibiotikom, piše Iindian Defence Review.
Ugotavljajo, da grožnja, ki jo predstavljajo mikrobi, odporni proti zdravilom, ni več oddaljeno opozorilo, ampak je že postala kriza. “Tradicionalni antibiotiki izgubljajo prednosti proti vse večjemu številu patogenov, obstoječi protimikrobni premazi, ki se uporabljajo na medicinskih pripomočkih, pa imajo svoje težave, od alergijskih reakcij do omejene učinkovitosti proti virusom,” piše v članku.
Raziskovalci iz Empa menijo, da nanomateriali ponujajo rešitev. Laboratorij za nanomateriale, ki ga vodi Peter Vick, že več kot dve desetletji preučuje interakcijo specializiranih materialov s človeškim telesom. Njegova ekipa ustvarja nov razred protimikrobnih tehnologij, ki jih je mogoče vklopiti in izklopiti s svetlobo.
Nova generacija premazov iz grafena
Z grafenom, ogljikovim derivatom, sestavljenim iz ene same atomske plasti, se intenzivno ukvarjajo na češki univerzi Palacky v Olomoucu. Od tam se je projektu Lab pridružil eden od kemikov, Giacomo Reina.
Dobljeni material združuje grafenov oksid s polivinilalkoholom, plastiko, ki jo pogosto najdemo v živilski industriji. Premaz je tako tanek, da je s prostim očesom neviden. To pomeni, da ga je mogoče nanesti na medicinsko opremo, ne da bi spremenil njen videz. Reina je sintetiziral štiri različne formule, od katerih je vsaka namenjena izboljšanju določenih lastnosti. Kot ugotavlja, naj bi bili to prvi protimikrobni premazi na osnovi grafena.
Po Reinovih besedah nanomateriali ne smejo biti le protimikrobni, temveč tudi združljivi s tkivi, okolju prijazni in kemično stabilni – kombinacija, ki je obstoječi kovinski premazi s srebrom, bakrom ali titanovim dioksidom doslej niso v celoti zagotavljali.Kako svetloba spremeni premaz v sredstvo za uničevanje mikrobov
Mehanizem protimikrobnega delovanja materiala je v natančni verižni reakciji. Ko je premaz izpostavljen bližnji infrardeči svetlobi, se segreje na približno 44 stopinj Celzija. Po mnenju raziskovalne skupine ta toplota oslabi mikrobe. Pomembnejši učinek pa je kemične narave: svetloba sproži reakcijo med nanomaterialom in okoliškim kisikom, pri čemer nastanejo zelo reaktivne molekule, znane kot kisikovi radikali, ki napadajo in poškodujejo bakterijske površine.
Najpomembneje je, da lahko infrardeča svetloba prodre skozi telesno tkivo do globine dveh centimetrov, kar omogoča aktivacijo prevleke vsadka od zunaj. Protimikrobni učinek je prav tako mogoče prilagoditi. Kot pojasnjuje Reyna, je mogoče reakcijo vklopiti in izklopiti ali pa prilagoditi njeno intenzivnost preprosto z nadzorom količine uporabljene svetlobne energije. Zamenjava infrardečih žarnic z laserji zagotavlja še večjo kirurško natančnost.
Preskusi v laboratoriju so potrdili učinkovitost pristopa: prvi od štirih materialov je uničil skoraj 100 odstotkov enega bakterijskega seva in približno 91 odstotkov drugega, kar je po mnenju ekipe boljše od premazov na osnovi srebra, ki se trenutno uporabljajo v klinični praksi.
Zobni vsadki kot prvi preizkus v resničnem svetu
Po preverjanju koncepta se ekipa zdaj osredotoča na specifičen in pereč medicinski problem: okužbe, ki jih povzročajo zobni vsadki, ki se v resnih primerih lahko razširijo na čeljustno kost ali po telesu. Doktorska študentka Paula Bürgisser, ki je z delom na svoji disertaciji začela poleti 2025, vodi to raziskovalno smer pod skupnim nadzorom Wiecka in profesorja Rolanda Junga iz Centra za zobno medicino na Univerzi v Zürichu.
Koncept je preprost. Po besedah ekipe bo del zobnega vsadka, ki pride v stik z dlesnijo, predhodno prevlečen z nanomaterialom. Ko je vsadek nameščen, se na površino nanese svetloba, da se odstranijo mikrobi. Obravnavo je nato mogoče ponoviti med rutinskimi pregledi ali kadar koli se pojavi okužba. Testiranje je pokazalo, da material ohrani svoje protimikrobne lastnosti pri večkratni reaktivaciji brez razgradnje.
Vendar je pot do klinične uporabe še dolga. Ekipa želi v treh do štirih letih pridobiti partnerja iz zasebnega sektorja in začeti klinične preskuse, vendar Vick opozarja, da bi bil lahko širok dostop do bolnikov oddaljen še desetletje ali več. Če pogledamo v prihodnost, se laboratorij osredotoča na širše aplikacije, od senzorjev na osnovi nanomaterialov do terapij raka.
Odpornost bakterij na antibiotike
Spomnite se, da so znanstveniki odkrili bakterije, zamrznjene v starodavni podzemni ledeni jami, ki so odporne na 10 sodobnih antibiotikov. Kljub tveganju lahko te bakterije pomagajo pri razvoju novih strategij za preprečevanje naraščanja odpornosti proti antibiotikom, ki je posledica pretirane uporabe teh zdravil.
Sodobni nanomateriali na osnovi grafena res predstavljajo obetavne rešitve v boju proti odpornosti proti antibiotikom. Pomembno je, da se zavedamo, kako ključni so raziskave in inovacije v medicini. Spodbujam vas, da spremljate novosti in se izobražujete o tem, kako lahko izboljšamo zdravje s tehnologijo.