Miljøvenlig lignin nanopartikel greens sølv nanobullet til at bekæmpe bakterier

North Carolina State University-forskere har udviklet en effektiv og miljøvenlig metode til at bekæmpe bakterier ved at udvikle partikler i nanoskala, der tilføjer sølvets antimikrobielle styrke til en kerne af lignin, et allestedsnærværende stof, der findes i alle planteceller. Resultaterne introducerer ideer til bedre, grønnere og sikrere nanoteknologi og kan føre til øget effektivitet af antimikrobielle produkter, der anvendes i landbruget og personlig pleje.

I en undersøgelse, der offentliggøres i Natur nanoteknologi 13. juli kl. NC State ingeniør Orlin Velev og kolleger viser, at sølv-ion-infunderede lignin nanopartikler, som er belagt med et ladet polymerlag, der hjælper dem med at klæbe til målmikroberne, dræber effektivt en lang række bakterier, herunder E. coli og andre skadelige mikroorganismer.

Når nanopartiklerne udsletter de målrettede bakterier, de bliver tømt for sølv. De resterende partikler nedbrydes let efter bortskaffelse på grund af deres biokompatible ligninkerne, at begrænse risikoen for miljøet.

"Folk har været interesseret i at bruge sølv nanopartikler til antimikrobielle formål, men der er vedvarende bekymringer om deres miljøpåvirkning på grund af de langsigtede virkninger af de brugte metal nanopartikler frigivet i miljøet, sagde Velev, INVISTA professor i kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab ved NC State og papirets tilsvarende forfatter. "Vi viser her en billig og miljømæssig ansvarlig metode til at lave effektive antimikrobielle stoffer med biomaterialekerner."

Forskerne brugte nanopartiklerne til at angribe E. coli, en bakterie, der forårsager madforgiftning; Pseudomonas aeruginosa, en almindelig sygdomsfremkaldende bakterie; Ralstonia, en slægt af bakterier, der indeholder talrige jordbårne patogenarter; og Staphylococcus epidermis, en bakterie, der kan forårsage skadelige biofilm på plastik - som katetre - i menneskekroppen. Nanopartiklerne var effektive mod alle bakterierne.

Metoden giver forskerne fleksibilitet til at ændre nanopartikelopskriften for at målrette specifikke mikrober. Alexander Richter, papirets første forfatter og en NC State Ph.D. kandidat, der vandt en 2015 Lemelson-MIT-pris, siger, at partiklerne kunne være grundlaget for pesticidprodukter med reduceret risiko med reducerede omkostninger og minimeret miljøbelastning.

"Vi forventer, at denne metode vil have en bred effekt, " sagde Richter. "Vi kan inkludere mindre af den antimikrobielle ingrediens uden at miste effektivitet, mens vi på samme tid bruger en billig teknik, der har en lavere miljøbelastning. Vi arbejder nu på at opskalere processen for at syntetisere partiklerne under kontinuerlige strømningsforhold."