Materijal počinje “raditi” protiv mikroba na naredbu.
Znanstvenici su otkrili sposobnost grafena da uništi otporne mikrobe / foto depositphotos.com
Istraživači sa švicarskog instituta za znanost o materijalima Empa razvili su ultratanke premaze na bazi grafena koji mogu neutralizirati opasne bolničke patogene koristeći samo infracrveno svjetlo. U testovima je materijal uništio gotovo sve tragove jednog soja bakterije otpornog na lijekove i više od 90 posto drugog. Ovo bi istraživanje moglo biti prekretnica u globalnoj borbi protiv rezistencije na antibiotike, piše Indian Defense Review.
Primjećuje se da prijetnja koju predstavljaju mikrobi otporni na lijekove više nije daleko upozorenje, već je postala kriza. “Tradicionalni antibiotici gube tlo protiv sve većeg broja patogena, a postojeći antimikrobni premazi koji se koriste na medicinskoj opremi imaju svoje probleme, od alergijskih reakcija do ograničene učinkovitosti protiv virusa”, kaže se u članku.
Empa istraživači vjeruju da nanomaterijali nude rješenje. Laboratorij za nanomaterijale, pod vodstvom Petera Wiecka, više od dva desetljeća proučava interakciju specijaliziranih materijala s ljudskim tijelom. Njegov tim stvara novu klasu antimikrobnih tehnologija koje se mogu uključiti i isključiti pomoću svjetla.
Nova generacija premaza od grafena
Na grafenu, derivatu ugljika koji se sastoji od jednog atomskog sloja, intenzivno se radilo na češkom Sveučilištu Palacky u Olomoucu. Odatle se jedan od kemičara, Giacomo Reina, pridružio projektu Laboratorija.
Dobiveni materijal kombinira grafen oksid s polivinil alkoholom, plastikom koja se obično nalazi u prehrambenoj industriji. Premaz je toliko tanak da je nevidljiv golim okom. To znači da se može primijeniti na medicinsku opremu bez promjene izgleda. Reina je sintetizirao četiri različite formule, svaka dizajnirana za poboljšanje specifičnih svojstava. Kako napominje, vjeruje se da su ovo prvi antimikrobni premazi na bazi grafenske kiseline.
Prema Reyni, nanomaterijali moraju biti ne samo antimikrobni, već i kompatibilni s tkaninom, ekološki prihvatljivi i kemijski stabilni – kombinacija koju postojeći metalni premazi koji koriste srebro, bakar ili titanijev dioksid do sada nisu uspjeli u potpunosti postići.Kako svjetlost pretvara premaz u ubojicu klica
Mehanizam antimikrobnog djelovanja materijala je precizna lančana reakcija. Kada je izložen bliskom infracrvenom svjetlu, premaz se zagrijava do približno 44 stupnja Celzijusa. Prema istraživačkom timu, ova toplina slabi klice. Ali značajniji učinak je kemijski: svjetlost pokreće reakciju između nanomaterijala i okolnog kisika, proizvodeći visoko reaktivne molekule poznate kao kisikovi radikali, koji napadaju i oštećuju površine bakterija.
Ono što je najvažnije, infracrveno svjetlo može prodrijeti u tjelesno tkivo do dubine od dva centimetra, omogućujući da se obloga implantata aktivira izvana. Antimikrobni učinak također se može prilagoditi. Kako Reyna objašnjava, reakcija se može uključiti i isključiti, ili prilagoditi njezin intenzitet, jednostavnim kontroliranjem količine dovedene svjetlosne energije. Zamjena infracrvenih lampi laserima omogućuje još veću kiruršku preciznost.
Testovi u laboratoriju potvrdili su učinkovitost pristupa: prvi od četiri materijala ubio je gotovo 100 posto jednog soja bakterije i oko 91 posto drugog, za što tim kaže da je bolji od premaza na bazi srebra koji se trenutno koriste u kliničkoj praksi.
Zubni implantati kao prvi test u stvarnom životu
S dokazom koncepta na mjestu, tim se sada usredotočuje na specifičan i hitan medicinski problem: infekcije uzrokovane zubnim implantatima, koje se u teškim slučajevima mogu proširiti na čeljusnu kost ili cijelo tijelo. Doktorandica Paula Burgisser, koja je započela rad na svojoj disertaciji u ljeto 2025., vodi ovu liniju istraživanja pod zajedničkim nadzorom Wiecka i profesora Rolanda Junga iz Centra za dentalnu medicinu na Sveučilištu u Zürichu.
Koncept je jednostavan. Prema timu, dio zubnog implantata koji dolazi u kontakt s tkivom desni bit će prethodno presvučen nanomaterijalom. Nakon postavljanja implantata, svjetlo se nanosi na površinu kako bi se uklonile klice. Tretman se zatim može ponoviti tijekom rutinskih pregleda ili kad god se pojavi infekcija. Ispitivanje pokazuje da materijal zadržava svoja antimikrobna svojstva ponovnim reaktiviranjem bez degradacije.
Međutim, put do kliničke primjene ostaje dug. Tim ima za cilj dovesti partnera iz privatnog sektora u roku od tri do četiri godine za početak kliničkih ispitivanja, ali Vick upozorava da bi široki pristup pacijentima mogao biti još desetljeće ili više. Gledajući u budućnost, laboratorij cilja na šire primjene, od senzora temeljenih na nanomaterijalima do terapije raka.
Otpornost bakterija na antibiotike
Podsjetimo, znanstvenici su otkrili bakterije zamrznute u drevnoj podzemnoj ledenoj špilji koje su otporne na 10 modernih antibiotika. Unatoč rizicima, te bakterije mogu pomoći u razvoju novih strategija za sprječavanje porasta otpornosti na antibiotike uzrokovane prekomjernom uporabom lijekova.
Ovo je stvarno nevjerojatno! Grafen ima potencijal promijeniti igru u borbi protiv otpornosti na antibiotike. Ne mogu dočekati da vidim kako će ovaj materijal promijeniti medicinsku praksu!