Nowa metoda wytwarzania nanokompozytowych pokryć antybakteryjnych – opracowana w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie – jest uniwersalna i może służyć do modyfikowania powierzchni różnych materiałów. Po zmodyfikowaniu, materiały wykazują wyśmienite właściwości antyseptyczne, a jednocześnie pozostają bardzo przyjazne dla ludzkich komórek. Użyteczność pokryć nie ogranicza się do medycyny: mogą być wykorzystane np. do podnoszenia poziomu higieny codziennych elementów garderoby, a także przy produkcji odzieży sportowej.

Pokrycia nanokompozytowe ze złotem
Masowym zastosowaniom sprzyja fakt, że nanokompozytowe pokrycia z IChF PAN powstają w szybkim i tanim procesie. Nowe pokrycia antybakteryjne są wytwarzane w roztworach związków boru, zawierających koloidalne nanocząstki złota. Po wprowadzeniu czynnika wywołującego polimeryzację, na powierzchni zanurzonego w koloidzie przedmiotu w ciągu kilkunastu minut osadzają się nanokompozyty złota. Łączenie z podłożem ma charakter chemiczny, charakteryzuje się więc znaczną trwałością. Co prawda złoto nie należy do najtańszych materiałów, ale wykonane z niego pokrycia nanokompozytowe są trwałe i nie ulegają degradacji podczas prania w detergentach. W
zależności od ilości osadzonego nanokompozytu, zmodyfikowane materiały mogą mieć kolor od nieznacznie różowego przez fioletowy do ciemnogranatowego.

Wielokrotne próby laboratoryjne właściwości antyseptycznych nowych pokryć przeprowadzono m.in. z bakteriami pałeczki okrężnicy i gronkowca skórnego, a więc bakteriami zarówno Gram- ujemnymi, jak i Gram-dodatnimi. Testy wykazały, że już po 12 godzinach liczba bakterii obu typów zmniejszała się nawet o 90%.

– Medycyna z dnia na dzień staje się coraz skuteczniejsza. Mimo to w praktyce lekarskiej często pojawiają się problemy związane z zakażeniami bakteryjnymi. Chory, u którego doszło do takiego powikłania, zwykle jest hospitalizowany nawet dwa tygodnie dłużej od zwykłego pacjenta. Nie dość, że ludzie cierpią, to jeszcze koszty związane z ich hospitalizacją idą w tysiące i miliony złotych. Opatrunki z naszymi pokryciami mogłyby te problemy znacząco zredukować – mówi dr Katarzyna Wybrańska (IChF PAN).

Nieszkodliwe dla ludzkich komórek
Naukowców pracujących nad nowymi pokryciami antybakteryjnymi najbardziej zaskoczyło to, że okazały się one nieszkodliwe dla ludzkich komórek. Cecha ta wynika z faktu, że w przeciwieństwie do innych podobnych rozwiązań antybakteryjnych, takich jak impregnacja nanocząstkami srebra, działanie antybakteryjne nowych pokryć polega nie na uwalnianiu toksycznych substancji na zewnątrz, a na bezpośrednim kontakcie bakterii ze zmodyfikowaną powierzchnią. Sam nanokompozyt nie uwalnia się z materiału czy opatrunku, zatem może działać antybakteryjnie
dłużej i bez szkody dla organizmu.

Wielomiesięczne testy z pokryciami z nanokompozytów złota, przeprowadzone na czterech ludzkich liniach komórkowych, nie wykazały dotychczas żadnych szkodliwych efektów. Hodowle komórek, w warunkach laboratoryjnych często degradujące się już po kilkunastu dniach, rozwijały się normalnie, a ludzkie komórki nie tylko nie unikały włókien waty pokrytych nanokompozytami złota, ale nawet na nich rosły.

– Zwykle to, co działa toksycznie na bakterie, jest szkodliwe także dla nas. Tymczasem nasze nanokompozyty są bardzo przyjazne ludzkim komórkom – podkreśla dr Wybrańska.

Zastosowanie nanokompozytów
Wyjątkowe właściwości nowych pokryć otwierają drogę do interesujących zastosowań. Dr hab. Marcin Fiałkowski, prof. IChF PAN, zauważa: – Zapotrzebowanie na biomedyczne produkty o udowodnionych właściwościach antyseptycznych i braku toksyczności wobec komórek ludzkich jest ogromne. Dlatego myślimy o wykorzystaniu naszych nanokompozytów do produkcji hydrożelowych opatrunków. Inny potencjalny obszar zastosowań ma związek z rusztowaniami używanymi do hodowli komórek i tkanek.

Nowatorski charakter pokryć antybakteryjnych z nanokompozytów złota znalazł potwierdzenie w kilku wnioskach patentowych, złożonych przez naukowców z IChF PAN. Badania nad pokryciami, zrealizowane we współpracy z Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, zostały sfinansowane z grantu programu TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, a prace nad ich komercjalizacją są obecnie rozwijane w ramach programu IMPULS
FNP.

Źródło, fot.: IChF PAN