Oamenii de știință dezvăluie un material atât de puternic încât elimină supermicrobii la comandă
Conform indiandefencereview.com, cercetătorii de la Empa, institutul elvețian de știința materialelor, cred că nanomaterialele oferă o soluție viabilă. Oamenii de știință din Elveția au dezvoltat acoperiri ultrafine pe bază de grafen care pot neutraliza patogenii periculoși din spitale folosind doar lumină infraroșie.
👉 Rezultatele testelor preliminare și provocările actuale în lupta cu rezistența la antibiotice
În testele preliminare, materialul a eliminat aproape toate urmele unei tulpini bacteriene rezistente la medicamente și peste 90% dintr-o altă tulpină. Această cercetare ar putea reprezenta un punct de cotitură în lupta globală împotriva rezistenței la antibiotice. Amenințarea pe care o reprezintă microbii rezistenți la medicamente nu mai este o avertizare îndepărtată, ci o criză care se desfășoară. Antibioticele convenționale își pierd eficiența în fața unui număr tot mai mare de patogeni, iar acoperirile antimicrobiene existente, utilizate pe echipamentele medicale, au propriile probleme, de la reacții alergice la eficiență limitată împotriva virusurilor.
👉 Dezvoltarea unor acoperiri antimicrobiene inovatoare pe bază de grafen
La baza acestui demers se află Laboratorul de Nanomateriale în Sănătate din St. Gallen, condus de Peter Wick, care a petrecut mai bine de două decenii studiind modul în care materialele specializate interacționează cu corpul uman. Echipa sa nu se limitează să repete soluții existente, ci dezvoltă o clasă complet nouă de tehnologie antimicrobiană, care poate fi activată și dezactivată prin lumină. Inspirația pentru materialul de bază al laboratorului a venit de la un partener de cercetare de la Universitatea Palacký din Olomouc, Cehia, ale cărui echipe lucraseră cu grafen, un allotrop de carbon constând dintr-un singur strat atomic.
Potrivit lui Giacomo Reina, chimist care s-a alăturat laboratorului lui Wick în 2023, potențialul medical a fost imediat evident. Materialul rezultat combină oxidul de grafen cu alcoolul polivinilic, un plastic întâlnit frecvent în industria alimentară. Acoperirea este atât de subțire încât este invizibilă cu ochiul liber, ceea ce înseamnă că poate fi aplicată pe echipamentele medicale fără a le schimba aspectul. Reina a sintetizat până acum patru formulări distincte, fiecare concepută pentru a îmbunătăți anumite proprietăți. Acestea sunt considerate primele acoperiri antimicrobiene bazate pe acidul de grafen.
👉 Caracteristicile tehnice și mecanismul de acțiune al nanomaterialului
Cererea echipei a fost stringentă. Nanomaterialele trebuie să fie nu doar antimicrobiene, ci și compatibile cu țesutul, prietenoase cu mediul și stabile chimic, o combinație pe care acoperirile metalice existente folosind argint, cupru sau dioxid de titan nu au reușit până acum să o îndeplinească complet. Mecanismul din spatele acțiunii antimicrobiene a materialului este o reacție în lanț precisă. Atunci când este expus la lumină infraroșie, același tip utilizat în terapia durerii din spitale, acoperirea se încălzește la aproximativ 44 de grade Celsius. Echipa de cercetare afirmă că această căldură în sine 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 dăunează suprafețelor bacteriene.
Crucial, lumina infraroșie poate penetra țesutul corpului cu până la doi centimetri, ceea ce face posibilă activarea unui implant de acoperire din exterior. Efectul antimicrobian este de asemenea ajustabil. Reina explică faptul că reacția poate fi activată și dezactivată sau ajustată în intensitate, pur și simplu prin controlul cantității de energie luminoasă aplicate. Schimbarea lămpilor infraroșii cu lasere permite o precizie și mai mare. Wick a descris procesul cu evident entuziasm, numind-o o utilizare a energiei fizice pentru a iniția o reacție chimică cu consecințe biologice reale.
Teste în Laboratorul de Biointerfețe au 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 acoperirile pe bază de argint utilizate în prezent în clinică. Cu dovada conceptului stabilită, echipa vizează acum o problemă medicală specifică și urgentă: infecțiile cauzate de implanturile dentare, care în cazuri grave pot să se răspândească la mandibulă sau în tot corpul. Studenta la doctorat Paula Bürgisser, care și-a început disertația în vara anului 2025, conduce această linie de cercetare sub supervizarea comună a lui Wick și a profesorului Roland Jung de la Centrul de Medicină Dentară al Universității din Zurich.
Conceptul este simplu. Potrivit echipei, porțiunea unui implant dentar în contact cu țesutul gingival ar fi pre-acoperită cu nanomaterialul. Odată ce implantul este plasat, se aplică lumină pentru a elimina microbii de pe suprafață. Tratamentul poate fi apoi repetat la controlul de rutină sau ori de câte ori apare o infecție. Testele realizate până acum arată că materialul își păstrează proprietățile antimicrobiene prin reactivare repetată fără degradare. Totuși, calea spre utilizarea clinică rămâne lungă. Echipa își propune să angajeze un partener din sectorul privat în termen de trei până la patru ani pentru a începe studiile clinice, dar Wick avertizează că accesul pe scară largă al pacienților ar putea fi încă la o decadă distanță sau mai mult. Privind mai departe, laboratorul are în vedere aplicații mai ample, de la senzori pe bază de nanomateriale la terapii împotriva cancerului, conduse de convingerea că, așa cum spune Wick, cercetarea fundamentală continuă să deschidă noi uși.
