Netoxický polymerový povlak s 'tekutými štětinami' odpuzuje bakterie: Méně infekcí v nemocnicích bez chemie

Vědci z University of Toronto Engineering vyvinuli netoxický povlak, který brání bílkovinám v přilnutí k povrchům. Tato inovace by mohla představovat nový nástroj v řešení nemocničních infekcí.

Vědci z University of Toronto Engineering vyvinuli netoxický povlak, který brání bílkovinám v přilnutí k povrchům. Tato inovace by mohla představovat nový nástroj v řešení nemocničních infekcí. Profesor Kevin Golovin, vedoucí laboratoře DREAM, zdůrazňuje, že současné metody udržování čistoty, jako je používání toxických dezinfekčních prostředků, nejsou ideální pro lidi pracující v těchto prostředích a navíc zvyšují riziko vzniku rezistentních kmenů patogenů.

Tým profesora Golovina se specializuje na navrhování povrchových povlaků, které selektivně odpuzují určité látky. Jejich nejnovější práce, publikovaná v časopise Chemical Engineering Journal, se zaměřuje na prevenci uchycení infekčních bakterií. Mnoho infekčních onemocnění se přenáší dotykem a mikroby, které je přenášejí, obvykle uvolňují lepivou vrstvu bílkovin, která jim umožňuje přilnout k povrchu. Pokud se zabrání přilnutí těchto bílkovin, lze zastavit šíření nemoci.

Klíčovou molekulou, se kterou tým pracuje, je polydimethylsiloxan (PDMS), typ silikonového polymeru, který je pružný, průhledný a biokompatibilní. PDMS se již široce používá v lékařských aplikacích, například v kontaktních čočkách nebo prsních implantátech. Vědci zjistili, že mohou výrazně zlepšit jeho schopnost odpuzovat bakterie změnou molekulární struktury. Namísto propojených, ztuhlých polymerních řetězců, které tvoří běžnou silikonovou pryž, je jejich povrch pokryt dlouhými řetězci PDMS, které vyčnívají z povrchu jako štětiny kartáče. Tyto řetězce jsou však ohebné a vlní se, což vytváří povrch, který tým popisuje jako „tekutý“. Díky tomu je pro lepivé bílkoviny vylučované bakteriemi obtížné se pevně uchytit.

Pro ověření účinnosti povlaku tým použil hovězí sérový albumin (BSA), bílkovinu z kravské krve, jako model pro bakteriální bílkoviny. Kapky BSA rozpuštěné ve slané vodě byly umístěny na nový povrch i na jiné nepřilnavé povlaky. Zatímco na běžných površích bílkoviny po odpaření vody vytvořily lepivý kroužek, na povrchu pokrytém PDMS štětinami se kroužek zmenšoval spolu s kapkou, protože bílkoviny se nemohly přichytit. Po odpaření zůstal jen malý zbytek, který se snadno odloupnul i při sebemenším dotyku nebo poryvu vzduchu. Lze jej také smýt obyčejnou vodou, nikoli agresivními chemikáliemi. Testy ukázaly, že PDMS štětiny odolávaly adhezi bílkovin dokonce lépe než polyfluoroalkylové látky (PFAS), známé svou nepřilnavostí, ale spojené se zdravotními riziky, jako je rakovina.

Další kroky týmu zahrnují spolupráci s výzkumníky studujícími patogenní bakterie, aby potvrdili schopnost povrchu odpuzovat skutečné adhezivní bílkoviny. Vědci také spolupracují se společnostmi vyrábějícími lékařské vybavení, které by mohly mít zájem o licencování nebo komercializaci této technologie. Proces potahování je škálovatelný a jeho širší nasazení bude záviset na optimalizaci výrobní integrace. Výzkumníci jsou nadšeni budoucími možnostmi, které tato technologie nabízí pro výrazné zlepšení ochranného výkonu v medicíně.