Znajdź zawartość

Naukowcy opracowali nanocząstki z chitozanem, które zwalczają zarówno pałeczki okrężnicy (Escherichia coli), jak i gronkowce Staphylococcus saprophyticus. Niewykluczone więc, że wejdą one w skład materiałów do opatrywania ran, które będą wspomagać leczenie i chronić przed zakażeniami oportunistycznymi. Nanocząstki z chiotozanem uzyskano za pomocą żelacji jonowej tripolifosforanem sodu (TPFS). TPFS odpowiada za tworzenie wiązań między łańcuchami biopolimeru. Nanocząstki można też uzyskiwać w obecności jonów miedzi i srebra, a jak wiadomo, mają one działanie bakteriobójcze. Ponieważ stymulując wzrost komórek, kompozyt działał też regenerująco na skórę - ustalono to podczas laboratoryjnych testów na keratynocytach i fibroblastach - warto pomyśleć o zastosowaniach w materiałach opatrunkowych i kosmetykach przeciwstarzeniowych. Pracami zespołu kierowała Mihaela Leonida z Fairleigh Dickinson University. Artykuł z wynikami badań ukazał się w International Journal of Nano and Biomaterials. Chitozan jest polisacharydem, pochodną chityny. Charakteryzuje się biozgodnością i nietoksycznością. Nie wywołuje reakcji alergicznych. Enzymy tkankowe rozkładają go do w pełni absorbowanych przez organizm aminosacharydów. Biopolimer polikationowy wykorzystuje się w stomatologii do walki z próchnicą (pod koniec lat 90. prowadzono np. badania nad zastosowaniem chitozanu jako składnika optymalizującego cechy systemów łączących kompozyty z zębiną, polisacharyd wchodzi też w skład past do zębów) oraz w opakowaniach w przemyśle spożywczym (w przeszłości ustalono, że folie z chitozanu z dodatkiem olejku czosnkowego działają bakteriobójczo na szczepy Staphylococcus aureus, L. monocytogenes, E. coli czy Salmonella enteritidis). Warto też dodać, że testowano tkaniny przeciwbakteryjne z dodatkiem chitozanu, z których byłyby szyte uniformy dla pracowników służby zdrowia.

W budowanych przez człowieka urządzeniach informacja przekazywana jest za pomocą elektronów. Tymczasem istoty żywe wykorzystują w tym celu jony i protony. Dlatego też na University of Washington powstał tranzystor korzystający z protonów, dzięki któremu mogą w przyszłości pojawić się urządzenia do komunikacji z organizmami żywymi. Naukowcy od dawna pracują nad urządzeniami, które miałyby komunikować się z organizmem człowieka. Jednak wszystkie czujniki czy protezy korzystają z elektronów. To zawsze stanowi problem. Jak sygnały elektroniczne przełożyć na jonowe i na odwrót. Zidentyfikowaliśmy materiał, który bardzo dobrze przewodzi protony i może być interfejsem pomiędzy żywymi organizmami a elektroniką - mówi główny autor badań profesor Marto Rolandi. W organizmach żywych protony aktywują różnego rodzaju „przełączniki" i odgrywają kluczową rolę w przekazywaniu energii. Z kolei jony otwierają i zamykają kanały w ścianach komórkowych, umożliwiając pompowanie i wypompowywanie substancji. U ludzi i innych zwierząt jony są np. wykorzystywane do poruszania mięśniami czy przekazywania sygnałów z mózgu. Jeśli powstałaby maszyna pracująca dzięki jonom i protonom, mogłaby ona monitorować procesy przebiegające w organizmie, a w przyszłości nawet je kontrolować, sterując przepływem jonów i protonów. Pierwszym krokiem w kierunku powstania takiego urządzenia jest stworzenie protonowego tranzystora. Uczeni z University of Washington skonstruowali tego typu tranzystor polowy składający się z bramki, źródła i drenu. Ma on szerokość około 5 mikrometrów, jest zatem znacznie większy od współczesnych tranzystorów elektronicznych. Do zbudowania tranzystora wykorzystano zmodyfikowany chitozan. To łatwy w produkcji polisacharyd, który można wytwarzać ze skorup krabów, będących odpadem w przemyśle spożywczym. Chitozan absorbuje wodę i tworzy wiele wiązań wodorowych, dzięki którym przemieszczają się protony. Mamy protonowy odpowiednik obwodu elektronicznego i zaczynamy dobrze rozumieć zasady jego działania - mówi profesor Rolandi. Uczony mówi, że pierwsze urządzenia wykorzystujące protonowy tranzystor powinny pojawić się w przyszłej dekadzie. Najpierw będą wykorzystywane w roli laboratoryjnych czujników bezpośrednio badających pracę komórek. Jednak niewykluczone, że w przyszłości będą one wszczepiane do organizmów żywych by monitorować, a nawet kontrolować, niektóre ich funkcje. Obecny prototyp nie nadaje się do wszczepienia, gdyż podstawę dla protonowego obwodu wykonano z krzemu.

Profesor Marek Urban z University of Southern Mississippi poinformował o opracowaniu poliuretanu, który sam naprawia zadrapania pojawiające się na jego powierzchni. Wystarczy wystawić materiał na słońce, by rysy zniknęły. W przyszłości może on posłużyć do budowania np. samochodów czy innych urządzeń, w których estetyka odgrywa rolę. W nowym poliuretanie wykorzystano chitozan, obecny w skorupkach krabów i krewetek. Można go dodawać do tradycyjnych polimerów. Gdy zadrapanie narusza strukturę chemiczną materiału, chitozan pod wpływem promieniowania ultrafioletowego zaczyna formować długie łańcuchy niwelujące rysę. Proces "uzdrawiania" trwa mniej niż godzinę. Skuteczność nowej powłoki testowano na bardzo cienkich rysach. Nie wiadomo, jak sprawdzi się ona w przypadku szerszych zadrapań. Nowy polimer nie jest jednak idealny. Zadrapanie może zostać "załatane" tylko raz. Druga rysa w tym samym miejscu pozostanie na stałe. Oczywiście, ryzyko, że porysujemy samochód w identyczny sposób jest minimalne. Badania Urbana pokazują też, że warto poszukać innych tego typu materiałów, gdyż popyt na samonaprawiające się powłoki byłby z pewnością bardzo duży.

Naukowcy z Uniwersytetu w Hawanie zauważyli, że dwa składniki pancerza homara, chityna i chitozan, mają właściwości lecznicze i biostymulujące. Według Kubańczyków, związki te mogłyby znaleźć wielorakie zastosowanie, m.in. w ogrodnictwie (do zwiększania tempa wzrostu i kiełkowania roślin) i chirurgii (jako materiały o właściwościach antyseptycznych i leczniczych). Chityna to polimer niezwykle rozpowszechniony w naturze. Jest ważnym związkiem strukturalnym grzybów, bakterii i bezkręgowców. Razem z różnymi białkami oraz solami wapnia i magnezu buduje pancerze zewnętrzne i wewnętrzne owadów i skorupiaków. Przemysł rybacki na Kubie wytwarza podczas obróbki duże ilości homarzych odpadów, czyli zanieczyszczeń bogatych w białka i chitynę – opowiada profesor Carlos Andrés Peniche Covas, szef Grupy Badań Biopolimerów z Centrum Biomateriałów Uniwersytetu w Hawanie. Po wyekstrahowaniu chityna i chitozan mają być badane zarówno przy wykorzystaniu tradycyjnych, jak i nowatorskich metod. Naukowcy chcą szczegółowo określić wszystkie ich właściwości, otrzymać nowe pochodne i przetestować rozwiązania użyteczne w warunkach karaibskich. W wyniku badań zespołu Covasa opracowano technikę pozwalającą na wykorzystanie chitozanu do powlekania nici chirurgicznych oraz materiałów opatrunkowych, do których wprowadzono antybiotyki. Ich właściwości bakteriobójcze utrzymują się nawet po sterylizacji, a całość cechuje się wysoką "biokompatybilnością" (w końcu chitozan to naturalny wielocukier). We współpracy z Kubańskim Instytutem Medycyny Wojskowej stworzono dwa nowe rodzaje nici chirurgicznych. Agasut-Q pokryto chitozanem, a Agasut-QE chitozanem i streptomycyną. Po pomyślnie zakończonych testach klinicznych obydwa produkty uzyskały odpowiednie certyfikaty i są już używane w kilku kubańskich szpitalach. Wraz z ekspertami z Kubańskiego Narodowego Centrum ds. Rolnictwa i Zdrowia Trzody akademicy zajmowali się też pokrywaniem nasion związkami z pancerza homara, co miało zwiększyć plony, a także enkapsulacją embrionów zbudowanych z komórek somatycznych, aby otrzymać sztuczne nasiona. W warunkach laboratoryjnych pokrywane chitozanem nasiona pomidorów rosły szybciej i większy ich odsetek zaczynał kiełkować. Wyniki badań Kubańczyków opublikowano w kilku periodykach naukowych, m.in. w Journal of Applied Polymer Science or Polymer Bulletin.