Nanokrystaller, der udrydder bakterielle biofilm

COVID-19-pandemien rejser frygt for nye patogener såsom vira eller lægemiddelresistente bakterier. På denne note, et koreansk forskerhold har for nylig gjort opmærksom på at udvikle teknologien til at fjerne antibiotikaresistente bakterier ved at kontrollere overfladeteksturen af ​​nanomaterialer.

Et fælles forskerhold fra POSTECH og UNIST har introduceret blandet-FeCo-oxid-baserede overfladeteksturerede nanostrukturer (MTex) som højeffektiv magneto-katalytisk platform i det internationale tidsskrift Nano bogstaver . Holdet bestod af professorerne In Su Lee og Amit Kumar med Dr. Nitee Kumari fra POSTECH's Institut for Kemi og professor Yoon-Kyung Cho og Dr. Sumit Kumar fra UNIST's Institut for Biomedicinsk Teknik.

Først, forskerne syntetiserede nanokrystaller med glat overflade, hvori forskellige metalioner blev pakket ind i en organisk polymerskal og opvarmede dem ved en meget høj temperatur. Mens polymerskallen udglødes, en højtemperatur faststofreaktion induceret blanding af andre metalioner på nanokrystaloverfladen, skabe et antal grene og huller på få nm-størrelse. Denne unikke overfladetekstur viste sig at katalysere en kemisk reaktion, der producerede reaktive oxygenarter (ROS), der dræber bakterierne. Det blev også bekræftet at være stærkt magnetisk og let tiltrukket af det eksterne magnetfelt. Holdet havde opdaget en syntetisk strategi til at omdanne normale nanokrystaller uden overfladeegenskaber til meget funktionelle blandede metaloxid-nanokrystaller.

Forskerholdet kaldte denne overfladetopografi - med grene og huller, der ligner en pløjemark - 'MTex.' Denne unikke overfladetekstur er blevet verificeret til at øge mobiliteten af ​​nanopartikler for at tillade effektiv indtrængning i biofilmmatrix, mens den viser høj aktivitet til at generere reaktive oxygenarter (ROS), der er dødelige for bakterier.

Dette system producerer ROS over et bredt pH-område og kan effektivt diffundere ind i biofilmen og dræbe de indlejrede bakterier, der er resistente over for antibiotika. Og da nanostrukturerne er magnetiske, biofilmrester kan skrabes ud selv fra de svært tilgængelige mikrokanaler.

"Denne nyudviklede MTex viser høj katalytisk aktivitet, adskilt fra den stabile glatte overflade af de konventionelle spinelformer, " forklarede Dr. Amit Kumar, en af ​​de tilsvarende forfattere af papiret. "Denne egenskab er meget nyttig til at infiltrere biofilm selv i små rum og er effektiv til at dræbe bakterierne og fjerne biofilm."

"Denne forskning gør det muligt at regulere overfladens nanoteksturisering, som åbner op for muligheder for at øge og kontrollere eksponeringen af ​​aktive steder, " bemærkede professor In Su Lee, der ledede forskningen. "Vi forventer, at overfladerne i nanoskala-tekstur vil bidrage væsentligt til at udvikle en bred vifte af nye enzymlignende egenskaber ved nano-bio-grænsefladen."