Oamenii de știință dezvăluie un material atât de puternic încât elimină supermicrobii la comandă
Conform indiandefencereview.com, cercetătorii de la Empa, institutul elvețian de știință a materialelor din domeniul ETH, au dezvoltat acoperiri ultrafine pe bază de grafen capabile să neutralizeze patogene periculoase din spitale folosind doar lumină infraroșie. Acest material ar putea reprezenta un punct de cotitură în lupta globală împotriva rezistenței la antibiotice.
Se știe că amenințarea reprezentată de microbii rezistenți la medicamente nu mai este o avertizare îndepărtată, ci o criză în desfășurare. 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. În centrul acestei inițiative se află Laboratorul de Nanomateriale în Sănătate din St. Gallen, condus de Peter Wick, care a studiat timp de peste două decenii modul în care materialele specializate interacționează cu organismul uman.
👉 Dezvoltarea unei noi tehnologii antimicrobiene bazate pe grafen
Wick și echipa sa nu se limitează să îmbunătățească soluțiile existente, ci construiesc o clasă complet nouă de tehnologie antimicrobiană, care poate fi activată și dezactivată cu ajutorul luminii. Materialul principal al laboratorului a fost inspirat de un partener de cercetare de la Universitatea Palacký din Olomouc, Republica Cehă, ai cărui cercetători au lucrat cu grafen, un allotrop de carbon format dintr-un singur strat atomic. Potrivit lui Giacomo Reina, liderul proiectului, un chimist care a intrat în echipa lui Wick în 2023, potențialul medical era 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 modifica aspectul acestora. Reina a sintetizat patru formule distincte, fiecare concepută pentru a accentua proprietăți specifice. Acestea sunt considerate primele acoperiri antimicrobiene bazate pe acidul de grafen.
Cererea echipei a fost exigentă. Potrivit lui Reina, nanomaterialele trebuie să fie nu numai antimicrobiene, ci și compatibile cu țesuturile, ecologice și chimic stabile, o combinație pe care acoperirile pe bază de metal folosite până acum cu argint, cupru sau dioxid de titan nu au reușit să o ofere în totalitate.
👉 Mecanismul de acțiune antimicrobiană
Mecanismul din spatele acțiunii antimicrobiene a materialului este o reacție chimică exactă. Atunci când este expusă la lumină infraroșie apropiată, același tip utilizat în terapia durerii în spitale, acoperirea se încălzește la aproximativ 44 de grade Celsius. Conform echipei de cercetare, această căldură singură 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 degradează suprafețele bacteriene. Este esențial de menționat că lumina infraroșie poate penetra țesutul corporal până la doi centimetri, ceea ce face posibilă activarea unui strat de implant din exteriorul corpului.
De asemenea, efectul antimicrobian este ajustabil. După cum explică Reina, reacția poate fi activată și dezactivată sau ajustată în intensitate, pur și simplu prin controlul cantității de energie luminoasă aplicate. Înlocuirea lămpilor infraroșii cu lasere permite o precizie și mai mare. Wick a descris procesul cu evident entuziasm, numindu-l un exemplu de utilizare a energiei fizice pentru a iniția o reacție chimică cu adevărate consecințe biologice.
Testările efectuate 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 practica clinică.
👉 Aplicații medicale și perspective viitoare
Cu dovezile de concept stabilite, echipa își concentrează acum atenția asupra unei probleme medicale specifice și presante: infecțiile cauzate de implanturile dentare, care pot, în cazuri grave, să se răspândească la maxilar sau în întregul organism. Studenta la doctorat Paula Bürgisser, care și-a început teza în vara anului 2025, conduce această linie de cercetare sub supravegherea comună a lui Wick și a profesorului Roland Jung de la Centrul pentru 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 curăța microbii de pe suprafață. Tratamentul poate fi repetat la controalele de rutină sau ori de câte ori apare o infecție. Testările efectuate până în prezent arată că materialul își păstrează proprietățile antimicrobiene prin reactivări repetate fără degradare.
Cu toate acestea, calea către utilizarea clinică rămâne lungă. Echipa vizează angajarea unui partener din sectorul privat în termen de trei până la patru ani pentru a începe studiile clinice, dar Wick atrage atenția că accesul pe scară largă al pacienților ar putea dura încă un deceniu sau mai mult. Privind spre viitor, laboratorul are în vedere aplicații mai ample, de la senzori pe bază de nanomateriale la terapii împotriva cancerului, fiind ghidați de convingerea că, după cum spune Wick, cercetarea fundamentală continuă să deschidă noi uși.
