Чтобы остановить распространение болезни, его можно использовать для покрытия экранов телефонов и клавиатур, а также внутренней части катетеров и дыхательных трубок, которые являются основным источником инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (ИСМП).
Наиболее известные ИСМП вызывают Clostridioides difficile (C. difficile), метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA) и кишечная палочка (E. coli). Они обычно возникают во время стационарного медицинского или хирургического лечения или при посещении медицинских учреждений и представляют серьезную угрозу для здоровья, что делает их ключевым приоритетом для NHS.
Исследование, опубликованное сегодня в Nature Communications, впервые показало, что антимикробное покрытие, активируемое светом, успешно убивает бактерии при низкой интенсивности окружающего освещения (300 люкс), например, в палатах и залах ожидания. Ранее подобные покрытия нуждались в интенсивном освещении (3000 люкс), как в операционных, чтобы активировать свои убийственные свойства.
Новое бактерицидное покрытие состоит из крошечных кластеров химически модифицированного золота, встроенных в полимер с кристаллическим фиолетовым - красителем с антибактериальными и противогрибковыми свойствами.
Первый автор, доктор Ги Бён Хван (Химия UCL), сказал: «Красители, такие как кристаллический фиолетовый, являются многообещающими кандидатами для уничтожения бактерий и поддержания стерильности поверхностей, поскольку они широко используются для дезинфекции ран. При воздействии яркого света, они создают активные формы кислорода, которые, в свою очередь, убивают бактерии, повреждая их защитные мембраны и ДНК, что усиливается, когда они сочетаются с такими металлами, как серебро, золото и оксид цинка."
Другие покрытия эффективно убивают бактерии, но только после воздействия УФ-излучения, опасного для человека, или очень интенсивных источников света, которые не очень практичны. Мы удивлены, увидев, насколько эффективно наше покрытие. в уничтожении как S. aureus, так и E. coli при естественном освещении, что делает его многообещающим для использования в различных медицинских учреждениях», - добавил профессор Иван Паркин (химия Калифорнийского университета), старший автор и декан факультета математических и физических наук Калифорнийского университета.
Команда химиков, инженеров-химиков и микробиологов создала бактерицидное покрытие с использованием масштабируемого метода и проверила, насколько хорошо оно убивает S. aureus и E. coli на фоне контрольных покрытий и при различных условиях освещения.
Поверхности образцов обрабатывали либо бактерицидным покрытием, либо контрольным покрытием перед инокуляцией 100 000 колониеобразующих единиц (КОЕ) на мл S. aureus и E. coli. Рост бактерий исследовали в условиях темного и белого света при освещенности от 200 до 429 люкс.
Они обнаружили, что при обычном освещении контрольное покрытие кристаллическим фиолетовым в полимере само по себе не убивало ни одну из бактерий. Однако при тех же условиях освещения бактерицидное покрытие привело к снижению роста S. aureus на 3,3 логарифма через шесть часов и на 2,8 логарифма роста E. coli через 24 часа.
E. coli была более устойчива к бактерицидному покрытию, чем S. aureus, так как требовалось больше времени для достижения значительного снижения количества жизнеспособных бактерий на поверхности. Предположительно, это связано с тем, что E. coli имеет клеточную стенку. имеет двойную мембранную структуру, в то время как S. aureus имеет только один мембранный барьер», - объясняет соавтор исследования доктор Элейн Аллан (UCL Eastman Dental Institute).
Команда неожиданно обнаружила, что покрытие убивает бактерии, производя перекись водорода - относительно мягкий реагент, используемый в растворах для очистки контактных линз. Он работает путем химической атаки на клеточную мембрану, поэтому требуется больше времени для воздействия на бактерии с большим количеством уровней защиты.
Золотые кластеры в нашем покрытии являются ключом к образованию перекиси водорода под действием света и влажности. Поскольку кластеры содержат всего 25 атомов золота, требуется очень мало этого драгоценного металла по сравнению с аналогичными покрытиями., что делает наше покрытие привлекательным для более широкого использования», - прокомментировал старший автор профессор Астериос Гавриилидис (UCL Chemical Engineering).
Исследование финансировалось Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам в рамках проекта Advanced Flow Technology for He althcare Materials Manufacturing (MAFuMa).