Langrødt fluorescerende silke kan dræbe skadelige bakterier som biomedicinsk og miljømæssigt middel

Et silkehybridmateriale angriber bakterier, når det belyses af et grønt lys, takket være en far-rød fluorescerende protein forskere overført til sin genetiske sammensætning.

Det helt naturlige materiale ville være mere sikkert end konventionelt fotokatalytisk, eller lysaktiveret, betyder at dræbe skadelige patogener såsom bakterier, som bruger potentielt biofarlige halvledere og kræver kræftfremkaldende ultraviolet lys til aktivering. Et silkealternativ konstrueret af Purdue University og det koreanske nationale institut for landbrugsforskning ville i stedet bruge plasmoniske fotokatalysatorlignende biomaterialer og synligt lys, som også hjælper med sårheling og miljøsanering, herunder luft- og vandrensning. Deres resultater blev offentliggjort tidligt den 12. marts i Avanceret videnskab .

"Silke er et gammelt og velkendt biomateriale, sagde unge Kim, Purdue lektor i biomedicinsk teknik. "Det har ingen problemer med menneskekroppen. Og det fine ved grønt lys er, at det ikke er skadeligt - farven svarer til den stærkeste intensitet i solspektret."

For at kombinere fordelene ved silke og grønt lys, forskere indsatte genet for "mKate2, "et rødt fluorescerende protein, ind i en silkevært. Skinner grønt lys på den resulterende hybrid genererer reaktive iltarter (ROS), som er effektive radikaler til at nedbryde organiske kontaminanter og angribe membranen og DNA af patogener.

Da E. coli på den fluorescerende silke blev oplyst af et svagt grønt lys i 60 minutter, bakteriernes overlevelsesrate faldt til 45 procent.

Forskerne fandt ud af, at hybrid kunne forarbejdes til en løsning, film, bandage og stof. "Vi har dybest set tilføjet fluorescens til silke for at lette desinfektion eller dekontaminering ved hjælp af kun synligt lys, "sagde Jung Woo Leem, en gæsteforsker på Purdues skole for biomedicinsk teknik.

Kims team mener, at grønt lys aktiveret rødt fluorescerende silke kan være både mere effektivt og skalerbart end andre plasmoniske fotokatalysatorer, hvor metal nanopartikler hybridiseret fra halvledermaterialer også bruger synligt lys, men stadig kan have negative miljøkonsekvenser.

"Silkefotokatalysatorerne ville være lettere og sikrere at producere end plasmoniske siden silkeorme, frem for industrielle faciliteter, levere værten til ROS-genererende materialer. Det er en helt ny grøn fremstilling af nanomaterialer, "Sagde Kim.

Fordi det omgivende hvide lys også indeholder grønt lys, forskerne forventer, at silkehybridmaterialet typisk skal have en stærk nok lyskilde til at generere ROS, så længe et grønt lys styrer ROS -generationen.

Kims team planlægger at drage fordel af silkens biokompatibilitet med menneskekroppen både inde og ude. "Vi tænker på nogle implanterbare og injicerbare sårhelingsmaterialer, der opløses over tid i kroppen. Så skulle vi ikke foretage yderligere operationer for at fjerne det, "Sagde Kim.