Nanotechnologia

Bakterie z łatwością kolonizują przestrzenie dostępne wewnątrz ludzkiego ciała. Wszczepianie implantu to dla nich idealna okazja do utworzenia biofilmu. Sytuacja taka jest jednak niekorzystna dla organizmu człowieka. Naukowcy z Instytutu Ceramiki w Szanghaju szukając sposobu zwalczania tego typu infekcji opracowali metodę opartą o zastosowanie nanocząstek złota.
Dwutlenek tytanu dzięki swoim właściwościom fotokatalitycznym umożliwia zwalczanie wzrostu mikroorganizmów. Po ekspozycji na światło metal absorbuje fotony a następnie przechodzi w stan wzbudzenia. To z kolei powoduje, że tytan staje się potencjalnym akceptorem elektronów, który może zaburzać procesy zachodzące w membranach komórek bakteryjnych. Zaburzanie to prowadzi do destabilizacji błon i w konsekwencji do ich wyciekania i śmierci. Jednak wydajność tego procesu jest obniżona ze względu na warunki panujące w ludzkim organizmie.

Nanocząstki złota, ze względu na występowanie zjawiska zwanego zlokalizowanym powierzchniowym rezonansem plazmonowym, mogą podtrzymywać działanie antybakteryjne nawet w ciemności. Plazmony powierzchniowe są to zbiorcze oscylacje elektronów występujące na powierzchni międzyfazowej pomiędzy przewodnikami i dielektrykami – na przykład między złotem i dwutlenku tytanu. Zlokalizowane oscylacje elektronów w nanoskali powodują, że nanocząstki złota zostają wzbudzone i tym samym mogą być akceptorami elektronów. Liu i współpracownicy w swoich badaniach utworzyli elektrochemicznie matryce nanorurek z dwutlenku tytanu a następnie osadzili na nich nanocząstki złota w procesie rozpylania magnetronowego. Następnym krokiem było zbadanie wzrostu bakterii na tak przygotowanych materiałach. Badane szczepy – Staphylococcus aureus i Escherichia coli – nie były w stanie zasiedlić tego środowiska, o czym świadczyły zaobserwowane przez naukowców uszkodzenia błon i wyciekanie. Nanocząstki złota, w przeciwieństwie do nanocząstek srebra, nie są cytotoksyczne dla komórek oraz nie powodują uszkodzenia organów. Charakteryzują się także większą stabilnością chemiczną i biokompatybilnością, co czyni je dobrym materiałem do dalszych badań pod kątem ich zastosowania w zwalczaniu bakterii.

Zespół naukowców z Szanghaju planuje badanie działania uzyskanego materiału na kolejnych szczepach bakterii oraz przeprowadzenie oceny skuteczności ich działania w warunkach in vivo podczas procesu wzrostu i integracji z kośćmi.

Źródło artykułu: www.sciencedaily.com
Źródło ilustracji: kopalniawiedzy.pl