Teamet anvender fagforbedrede nanopartikler til at dræbe bakterier, der ødelægger vandbehandlingssystemer

Magnetiske nanopartikelklynger har magt til at slå igennem biofilm for at nå bakterier, der kan forurene vandrensningssystemer, ifølge forskere ved Rice University og University of Science and Technology of China.

Nanoklusterne udviklet gennem Rice's Nanotechnology-Enabled Water Treatment (NEWT) Engineering Research Center bærer bakteriofager-vira, der inficerer og formerer sig i bakterier-og leverer dem til mål, der generelt modstår kemisk desinfektion.

Uden træk af en magnetisk vært, disse "fager" spredes i opløsning, stort set ikke trænge igennem biofilm og tillade bakterier at vokse i opløsning og endda korrodere metal, et dyrt problem for vanddistributionssystemer.

Rice -laboratoriet for miljøingeniør Pedro Alvarez og kolleger i Kina udviklede og testede klynger, der immobiliserede fagene. Et svagt magnetfelt trækker dem ind i biofilm til deres mål.

Forskningen er detaljeret i Royal Society of Chemistry's Miljøvidenskab:Nano .

"Denne nye tilgang, som stammer fra konvergensen mellem nanoteknologi og virologi, har et stort potentiale til at behandle vanskeligt at udrydde biofilm på en effektiv måde, der ikke genererer skadelige desinfektionsbiprodukter, "Sagde Alvarez.

Biofilm kan være fordelagtigt i nogle spildevandsrensnings- eller industrielle fermenteringsreaktorer på grund af deres øgede reaktionshastigheder og modstandsdygtighed over for eksogene belastninger, sagde Rice-kandidatstuderende og medlederforfatter Pingfeng Yu. "Imidlertid, biofilm kan være meget skadeligt i vanddistributions- og lagringssystemer, da de kan beskytte patogene mikroorganismer, der udgør betydelige bekymringer for folkesundheden og også kan bidrage til korrosion og dermed forbundne økonomiske tab, " han sagde.

Laboratoriet brugte fager, der er flerværdige-i stand til at angribe mere end én type bakterier-til at målrette mod lab-dyrkede film, der indeholdt stammer af Escherichia coli forbundet med infektionssygdomme og Pseudomonas aeruginosa, som er tilbøjelig til antibiotikaresistens.

Fagerne blev kombineret med nanoklynger af kulstof, svovl og jernoxid, der blev yderligere modificeret med aminogrupper. Aminobelægningen fik fagene til at binde sig til klyngerne først, som efterlod deres smitsomme haler udsat og i stand til at inficere bakterier.

Forskerne brugte et relativt svagt magnetfelt til at skubbe nanoklusterne ind i filmen og forstyrre den. Billeder viste, at de effektivt dræbte E coli og P. aeruginosa over omkring 90 procent af filmen i en test 96-brønds plade mod mindre end 40 procent i en plade med fag alene.

Forskerne bemærkede, at bakterier stadig kan udvikle resistens over for fager, men evnen til hurtigt at forstyrre biofilm ville gøre det vanskeligere. Alvarez sagde, at laboratoriet arbejder på fag "cocktails", der ville kombinere flere typer fager og/eller antibiotika med partiklerne for at hæmme resistens.