Oamenii de știință dezvăluie un material atât de puternic încât elimină bacteriile superioare la comandă
Potrivit indiandefencereview.com, cercetătorii de la Empa, institutul elvețian de știință a materialelor din domeniul ETH, consideră că nanomaterialele oferă o soluție. Aceștia au dezvoltat un înveliș ultra-subțire, pe bază de grafen, capabil să neutralizeze agenții patogeni periculoși din spitale, folosind doar lumină infraroșie.
👉 Rezultatele testelor și avantajele materialului în lupta cu bacteriile rezistente
În testele inițiale, materialul a eliminat aproape toate urmele unei tulpini bacteriene rezistente la medicamente și peste 90% dintr-o altă tulpină. Această cercetare ar putea marca un punct de cotitură în lupta globală împotriva rezistenței la antibiotice. Amenințarea reprezentată de microbii rezistenți la medicamente nu mai este o avertizare îndepărtată, ci o criză în desfășurare. Antibioticele convenționale își pierd din eficacitate împotriva unui număr tot mai mare de agenți patogeni, iar învelișurile antimicrobiene existente utilizate pe echipamentele medicale au propriile probleme, de la reacții alergice până la eficiență limitată împotriva virusurilor.
👉 Dezvoltarea unui nou tip de nanomaterial antimicrobian activabil prin lumină
La baza acestui efort se află Laboratorul de Nanomateriale în Sănătate din St. Gallen, condus de Peter Wick, care a studiat timp de peste două decenii modul în care materialele specializate interacționează cu corpul uman. Echipa sa nu se limitează să îmbunătățească soluțiile existente, ci dezvoltă o clasă complet nouă de tehnologie antimicrobiană, care poate fi activată și dezactivată cu ajutorul luminii.
Inspirația pentru materialul principal al laboratorului a venit de la un partener de cercetare de la Universitatea Palacký din Olomouc, Cehia, a cărui echipă lucra cu grafen, o alotropă de carbon formată dintr-un singur strat atomic. Conform lui Giacomo Reina, chimist și lider al proiectului, potențialul medical a fost imediat evident. Materialul rezultat combină oxidul de grafen cu alcoolul polivinilic, un plastic întâlnit frecvent în industria alimentară. Învelișul este atât de subțire încât este invizibil cu ochiul liber, ceea ce înseamnă că poate fi aplicat pe echipamentele medicale fără a le modifica aspectul.
👉 Compoziția și mecanismul de acțiune a învelișului antimicrobian
Reina a sintetizat patru formule distincte, fiecare proiectată pentru a îmbunătăți anumite proprietăți. Acestea sunt considerate a fi primele învelișuri antimicrobiene pe bază de acid grafenic. Cerințele pe care echipa și le-a stabilit au fost exigente. Conform lui Reina, nanomaterialele trebuie să fie nu doar antimicrobiene, ci și compatibile cu țesutul, prietenoase cu mediul și chimic stabile, o combinație pe care învelișurile metalice existente folosind argint, cupru sau dioxid de titan nu au reușit să o ofere până acum.
Mecanismul din spatele acțiunii antimicrobiene a materialului este o reacție chimică precisă. Când este expusă la lumină infraroșie apropiată, același tip de lumină folosit în terapia durerii din spitale, învelișul se încălzește la aproximativ 44 de grade Celsius. Conform echipei de cercetare, această căldură singură slăbește microbii, dar efectul mai semnificativ este chimic: lumina declanșează o reacție între nanomaterial și oxigenul din mediu, generând molecule foarte reactive cunoscute sub numele de radicali de oxigen care atacă și degradază suprafețele bacteriene. Este crucial ca lumina infraroșie să poată penetra țesutul corporal până la 2 centimetri, ceea ce face posibilă activarea unui înveliș de implant din exteriorul corpului.
Efectul antimicrobian este, de asemenea, ajustabil. Așa cum explică Reina, reacția poate fi activată și dezactivată sau reglată în intensitate, pur și simplu prin controlul cantității de energie luminoasă aplicate. Schimbarea lămpilor infraroșii cu lasere permite o precizie chirurgicală și mai mare. Wick a descris procesul cu evident entuziasm, numind-o o metodă de utilizare a energiei fizice pentru a iniția o reacție chimică cu consecințe biologice reale.
Testarea în Laboratorul de Biointerfaces a confirmat că abordarea funcționează: primul dintre cele patru materiale a eliminat aproape 100% dintr-o tulpină bacteriană și aproximativ 91% dintr-o a doua, rezultate care, conform echipei, depășesc învelișurile pe bază de argint aflate în prezent în utilizare clinică. Odată ce conceptul a fost stabilit, echipa vizează acum o problemă medicală specifică și urgentă: infecțiile cauzate de implanturi dentare, care, în cazuri grave, pot să se răspândească la osul maxilar sau în întregul corp. Studenta la doctorat Paula Bürgisser, care și-a început disertația în vara anului 2025, conduce această linie de cercetare sub supravegherea comună a lui Wick și a profesorului Roland Jung de la Centrul de Medicină Dentară al Universității din Zurich.
Conceptul este simplu. Conform echipei, porțiunea unui implant dentar în contact cu țesutul gingival ar fi pre-acoperită cu nanomaterialul. Odată ce implantul este plasat, se aplică lumina pentru a curăța microbii de pe suprafață. Tratamentul poate fi apoi repetat la controalele de rutină sau ori de câte ori apare o infecție. Testele efectuate până acum arată că materialul își păstrează proprietățile antimicrobiene prin reactivări repetate fără degradare. Cu toate acestea, drumul către utilizarea clinică rămâne lung. Echipa are ca obiectiv angajarea unui partener din sectorul privat în termen de trei până la patru ani pentru a începe studiile clinice, dar Wick avertizează că accesul larg al pacienților ar putea dura încă un deceniu sau mai mult.
Privind spre viitor, laboratorul își îndreaptă atenția către aplicații mai largi, de la senzori pe bază de nanomateriale până la terapii împotriva cancerului, fiind ghidat de convingerea că, așa cum spune Wick, cercetarea de bază continuă să deschidă noi uși.
