Sølvbaserede mikromotorer, der eliminerer bakterier, kan bevæge sig frit i vandige medier

Forskere ved ICIQ i Tarragona har udviklet en simpel teknik til at producere mikroskopiske krystaller, der aktiveres i nærvær af lys og frigiver sølvioner med antimikrobiel aktivitet.

I det antikke Grækenland brugte vismænd for over 3.000 år siden sølvsalte for at forhindre sår i at blive inficeret. Disse salte blev ved med at blive brugt, indtil Alexander Fleming opdagede det første antibiotikum "bare" for 100 år siden. Brugen af ​​antibiotika repræsenterede et stort gennembrud i behandlingen af ​​infektionssygdomme, men resistens begyndte hurtigt at dukke op. Bakterier, som har været på planeten længere end os, har fundet måder at overvinde forskellige antibiotika, og i dag er antibiotikaresistens et stort globalt sundhedsproblem.

I tider, hvor alting udvikler sig meget hurtigt, er det interessant at få perspektiv, at vende lidt tilbage til oprindelsen. Derfor er opmærksomheden vendt tilbage til sølvsalte, som havde så meget brug for år tilbage og faktisk aldrig holdt op med at blive brugt. Sølvsalte er grundlaget for mikroskopiske krystaller eller mikromotorer konstrueret af forskere fra Institute of Chemical Research of Catalonia (ICIQ-CERCA) i Tarragona, i samarbejde med Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2).

Disse krystaller bevæger sig autonomt (deraf navnet mikromotorer) i vandige medier under synlig lysbestråling. På deres rejse inaktiverer de nuværende bakterier og bliver et lovende værktøj til genopretning af miljøet.

Gruppen ledet af Dr. Katherine Villa ved ICIQ har i samarbejde med ICN2 offentliggjort en undersøgelse i tidsskriftet Advanced Optical Materials der præsenterer en simpel teknik til at producere mikroskopiske krystaller, der aktiveres i nærvær af lys. Aktivering involverer autonom bevægelse og frigivelse af sølvioner og frie radikaler med antimikrobiel aktivitet, selvnedbrydende og dermed efterlader vandet fri for selve krystallerne.

Dr. Villa siger, "Dette arbejde er vigtigt, fordi vi rapporterer en synergistisk effekt, der inkluderer mikromotorernes selvfremdriftsevne under lysstimuli, hvilket tillader større diffusion og spredning af sølvioner såvel som frigivne frie radikaler."

Forskerne udvikler let mikroskopiske strukturer indeholdende sølvfosfat og formet som tetrapoder - en krystallinsk struktur dannet af 4 arme, hver omkring 5 mikrometer lange. Disse krystaller, kaldet TAM'er, bevæger sig autonomt gennem fotokatalyse.

Fotokatalyse opstår, når lys fungerer som en katalysator, i dette tilfælde, hvilket får TAM'ernes sølvfosfat til at reagere med vandet i mediet og frigive oxygen, sølvioner og frie radikaler. Forbindelserne genereret fra reaktionen er ansvarlige for at flytte TAM'erne, og desuden dræber de frigivne radikaler og sølvioner bakterierne i mediet.

Denne bakteriedræbende virkning forklares ved virkningen af ​​sølv på bakterievæggene, som påvirker deres permeabilitet og dermed forårsager uoprettelig skade på cellevæggen, hvilket fører bakterierne til døden.

Sølvioner, der frigives fra disse mikromotorer, bliver til sølvnanopartikler, der let kan genvindes ved filtrering, hvilket undgår yderligere forurening. Dr. Villa forklarer, "Mikromotorerne er dobbelt så effektive sammenlignet med sølvnanopartikler alene ifølge resultaterne opnået i undersøgelsen. Derudover, hvis vi forhindrer deres bevægelse, reduceres den antibakterielle kapacitet af disse mikromotorer drastisk."

Mikromotorer er et meget interessant værktøj til miljøgenvinding. Sidste år udviklede Dr. Villas team mikromotorer belagt med laccase, en kemisk forbindelse, der accelererer omdannelsen af ​​urinstof til ammoniak.

Urinstof er en ny forurening, da det er et almindeligt produkt fra boligaktiviteter (urinstof er hovedbestanddelen af ​​urin) og forskellige industrielle processer, mens ammoniak vinder betydning som en grøn energikilde; denne forbindelse kan nedbrydes til brintproduktion og kan opbevares som grønt brændstof.

Flere oplysninger: Xiaojiao Yuan et al., Selvnedbrydelige fotoaktive mikromotorer til inaktivering af resistente bakterier, Avancerede optiske materialer (2024). DOI:10.1002/adom.202303137

Journaloplysninger: Avancerede optiske materialer

Leveret af Institute of Chemical Research of Catalonia