Znajdź zawartość

Naukowcom z MIT udało się stworzyć supercienką (i, co ważne, bardzo tanią w produkcji) powłokę z polimeru, wykazującą wyjątkowo dobre właściwości bakteriostatyczne. Niepozorny produkt ma szansę przynieść wielomiliardowe zyski w samych tylko Stanach Zjednoczonych, a w skali świata - uratować życie milionów osób narażonych na poważne infekcje bakteryjne. Wynalazek jest konsekwencją dokonanego wcześniej przez tę samą grupę odkrycia, że zdolność bakterii do tworzenia na określonej powierzchni tzw. biofilmów, czyli cienkich kolonii rozrastających się na płaskich powierzchniach, jest w dużym stopniu zależna od jej twardości. Można w ten sposób zapobiegać pojawianiu się niechcianych bakterii np. na salach operacyjnych i jednocześnie ułatwiać ich wzrost tam, gdzie są one potrzebne (prostym przykładem takich powierzchni są np. urządzenia używane w przemyśle mleczarskim). Przy utrzymaniu wszystkich pozostałych parametrów na stałym poziomie, sztywność materiału zwiększa zdolność bakterii do przylegania - tłumaczy prof. Krystyn Van Vliet, profesor materiałoznawstwa i inżynierii, autor pracy. Celem badań było ustalenie wpływu mechanicznych właściwości tzw. wielowarstwowych powłok polielektrolitowych na łatwość ich zasiedlania przez bakterie. Jako obiekt badań posłużyły mikroorganizmy należące do trzech gatunków: pospolitego na ludzkiej skórze Staphylococcus epidermidis oraz zamieszkującej głównie ludzką okrężnicę, fragment jelita grubego, pałeczki Escherichia coli (2 szczepy). Sztywność zwykle była pomijana w badaniach nad przyleganiem bakterii do powierzchni. Zamiast tego badano inne cechy, takie jak ładunek elektryczny, szorstkość lub powinowactwo do wody. [Nasze] nowe badania pokazują, że sztywność także powinna zostać uwzględniona - tłumaczy prof. Van Vliet. Co ważne, zastosowanie nowych tworzyw można łączyć ze znanymi dotychczas metodami zapobiegania rozwojowi mikroorganizmów, aby w ten sposób połączyć ich skuteczność. Ze znanych dotychczas sposobów zwalczania zanieczyszczenia biologicznego można wymienić np. bakteriobójcze związki chemiczne lub nanocząsteczki metali, których zadaniem jest zaburzanie struktury ściany komórkowej bakterii. Nie mamy złudzeń, że możemy zapobiec tworzeniu biofilmów przez bakterie, które normalnie czynią to z łatwością. Ale jeśli będziemy mogli ograniczyć szybkość ich narastania, obecne metody mogą okazać się bardziej efektywne - tłumaczy inny autor publikacji, Michael Rubner. Główni autorzy pracy to dwoje magistrantów: Jenny Lichter i Todd Thompson. Oboje zaznaczają, że zastosowanie powłok polielektrolitowych może znaleźć zastosowanie nie tylko w przypadku dużych powierzchni, ale także miniaturowych urządzeń medycznych aplikowanych do wnętrza ciała pacjenta. Należą do nich np. rozruszniki serca lub tzw. stenty, czyli miniaturowe "rusztowania" zapobiegające zamykaniu się światła naczyń krwionośnych. Obecnie osiadanie bakterii na tego typu implantach jest poważnym problemem i powodem częstych komplikacji. Polimerowe powłoki są bardzo cienkie - mają grubość zaledwie 50 nanometrów (miliardowych części metra). Składają się z wielu warstw polielektrolitów, czyli tworzyw sztucznych o określonym ładunku elektrycznym na powierzchni. Dzięki odpowiedniemu kontrolowaniu pH podczas ich syntezy można regulować zdolność reagowania ze sobą poszczególnych cząsteczek tworzywa, co z kolei ma bezpośrednie przełożenie na zwartość i sztywność struktury powstającego materiału. Prof. Van Vliet wyjaśnia, że prawdopodobny mechanizm działania odkrytego tworzywa jest związany z jego zdolnością do interakcji z rzęskami na powierzchni komórek bakterii. Jej zdaniem, im twardszy jest materiał, tym łatwiej bakteria może się z nim związać. Nie jest jednak znany dokładny mechanizm stojący za tym zjawiskiem - jego zbadanie jest kolejnym celem zespołu. Odkrycie może mieć ogromne zastosowanie praktyczne głównie w ochronie zdrowia. Tzw. zakażenia szpitalne są przyczyną śmierci aż 100 000 osób rocznie w samych tylko Stanach Zjednoczonych (w skali świata będą to więc zapewne miliony osób), a całkowite zlikwidowanie tego problemu, o ile jest to w ogóle możliwe, przyniosłoby co roku aż 4,5 miliarda dolarów oszczędności. Nic więc dziwnego, że amerykańskie władze tak chętnie wspierają podobne badania.