Amerykanie opracowali nową metodę uśmiercania bakterii. Używają do tego wysoce porowatych złotych nanodysków i światła. Wykazaliśmy, że bakterie są zabijane bardzo szybko – w ciągu 5-25 sekund – opowiada prof. Wei-Chuan Shih z Uniwersytetu w Houston.

Jest to interpretacja artysty, jak komórki bakterii na porowatym złotym nanodysku są zabijane po wystawieniu na działanie podczerwieni. Credit: Greggy M. Santos i Wei-Chuan Shih

Jest to interpretacja artysty, jak komórki bakterii na porowatym złotym nanodysku są zabijane po wystawieniu na działanie podczerwieni. Credit: Greggy M. Santos i Wei-Chuan Shih

Naukowcy uzyskali nanocząstki, rozpuszczając złoto. Metal rozpadał się na coraz mniejsze cząstki, aż osiągnęły one odpowiedni rozmiar.

Wcześniejsze badania zademonstrowały, że nanocząstki złota silnie absorbują światło, przekształcając energię fotonów w ciepło. Szybko osiągają one na tyle wysokie temperatury, by zniszczyć pobliskie komórki, w tym nowotworowe i bakteryjne.

W 2013 r. zespół Shiha stworzył nowy rodzaj dyskowatych nanocząstek złota o średnicy kilkuset nanometrów. Przez dużą porowatość przypominają one gąbki. Jak wyjaśnia profesor, taka budowa zwiększa wydajność grzejną, nie wpływając przy tym na stabilność.

W ramach najnowszego badania Amerykanie postanowili określić właściwości bakteriobójcze nanocząstek aktywowanych światłem.

W laboratorium hodowali pałeczki okrężnicy (Escherichia coli) oraz 2 rodzaje mikroorganizmów opornych na ciepło (radzą one sobie świetnie nawet w gorących źródłach Parku Narodowego Yellowstone).

Bakterie umieszczono na powłoce zbudowanej z pojedynczej warstwy dysków. Całość oświetlono laserem bliskiej podczerwieni. Na końcu określano żywotność mikroorganizmów i oglądano je pod skaningowym mikroskopem elektronowym (SEM).

Za pomocą termowizora autorzy publikacji z pisma Optical Materials Express wykazali, że niemal natychmiast temperatura powierzchni cząstek sięgała 180 stopni Celsjusza. Wskutek tego wszystkie komórki bakteryjne ginęły w ciągu 25 sekund.

Najbardziej podatne na procedurę okazały się E. coli. Wszystkie komórki ginęło już po 5 s ekspozycji na światło lasera. Pozostałe 2 rodzaje bakterii potrzebowały pełnych 25 s, ale to i tak dużo szybciej niż przy zastosowaniu tradycyjnych metod: wrzątku czy sterylizacji suchej. Shih dodaje, że wyniki są lepsze od osiąganych za pomocą układów nanocząstek prezentowanych w innych badaniach (tutaj by osiągnąć podobny wskaźnik obumierania bakterii, potrzeba bowiem aż 1-20 minut).

W ramach testów kontrolnych Amerykanie zauważyli, że w pojedynkę ani złote dyski, ani laser nie pozwalają się nawet zbliżyć do osiągniętych wspólnie rezultatów.

Zespół wskazuje na wiele potencjalnych zastosowań techniki. Już trwają badania nad powłoką do cewników, co pozwoliłoby ograniczyć liczbę szpitalnych zakażeń układu moczowego.

Jakakolwiek procedura aktywowania światłem będzie łatwiejsza do wdrożenia od usuwania czy wymieniania cewnika za każdym razem, gdy powinien on zostać oczyszczony.

Kolejną badaną opcją jest zaimplementowanie złotych nanodysków w błonach filtrów do oczyszczania wody.

 

Źródło: The Optical Society, kopalniawiedzy

Polecane: