Επανάσταση στην απολύμανση με φωτοευαίσθητη επικάλυψη
Η απολύμανση επιφανειών μπορεί να είναι τόσο απλή όσο το να ανάβουμε το φως. Ερευνητές από το Empa αναπτύσσουν μια επικάλυψη που ενεργοποιεί την αντιμικροβιακή της δράση μέσω της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Αυτή η πλαστική επικάλυψη είναι φιλική προς το δέρμα και το περιβάλλον, με την πρώτη εφαρμογή της να υλοποιείται στον τομέα της οδοντιατρικής.
Η απειλή των ανθεκτικών βακτηρίων
Τα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια και οι αναδυόμενοι ιοί αποτελούν μια αυξανόμενη απειλή για το παγκόσμιο σύστημα υγειονομικής περίθαλψης. Περίπου 5 εκατομμύρια θάνατοι ετησίως συνδέονται με ανθεκτικά μικρόβια, ενώ περισσότερα από 20 εκατομμύρια άτομα έχασαν τη ζωή τους κατά τη διάρκεια της πανδημίας COVID-19. Οι ερευνητές του Empa εργάζονται για την ανάπτυξη νέων στρατηγικών που είναι απαραίτητες για την καταπολέμηση τέτοιων παθογόνων.
Η καινοτόμος προσέγγιση στην απολύμανση
Οι επιφάνειες που έρχονται σε άμεση επαφή με μολυσματικούς παράγοντες, όπως οι λαβές πόρτας σε νοσοκομεία και ο εξοπλισμός σε χειρουργεία, είναι ιδανικές για την εφαρμογή τέτοιων υλικών. Ένα διεπιστημονικό ομάδα από τρία εργαστήρια του Empa, σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Palacký στην Ολομούτς, έχει αναπτύξει μια οικολογική και βιοσυμβατή επικάλυψη χωρίς μέταλλα που σκοτώνει αξιόπιστα τα μικρόβια. Το εντυπωσιακό είναι ότι η δράση της μπορεί να επανενεργοποιηθεί πολλές φορές με την έκθεση στο φως.
Το νέο υλικό σχεδιάζεται για να καταστρέφει τοπικά και γρήγορα τους μικροοργανισμούς. Χρησιμοποιείται μια βασική μήτρα από πολυβινυλοαλκοόλη, ένα βιοσυμβατό πλαστικό που χρησιμοποιείται και στη βιομηχανία τροφίμων. Στην μήτρα αυτή είναι ενσωματωμένο ειδικά συνθετικό γραφενικό οξύ, το οποίο είναι ιδανικό για αντιμικροβιακή επικάλυψη λόγω των χημικών του ιδιοτήτων. Η πλήρης του δυναμική αξιοποιείται με τη χρήση κοντινού υπέρυθρου φωτός. Όταν το σύνθετο υλικό ακτινοβολείται, αναπτύσσει μια διπλή στρατηγική: Απορροφά την ενέργεια του υπέρυθρου φωτός και την μετατρέπει σε θερμότητα που σκοτώνει τα μικρόβια, ενώ ταυτόχρονα διεγείρει τη δημιουργία ριζών οξυγόνου που προκαλούν επιπλέον βλάβες στους παθογόνους οργανισμούς.
Μια αρχική εφαρμογή της αντιμικροβιακής επικάλυψης αναπτύσσεται στον τομέα της οδοντιατρικής. Οι ερευνητές του Empa συνεργάζονται με το Κέντρο Οδοντιατρικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης για την ανάπτυξη μιας οδοντιατρικής νάρθηκας που σκοτώνει τους μικροοργανισμούς στην στοματική κοιλότητα. Η μικροβιακή χλωρίδα στο στόμα είναι ένας ιδιαίτερα δύσκολος αντίπαλος στην καταπολέμηση των μολυσματικών παραγόντων, καθώς οι πολύπλοκες κοινότητες βακτηρίων βρίσκονται σε δυσπρόσιτους χώρους, ενσωματωμένες σε μια αυτοπαραγόμενη βλεννογόνο μήτρα. Τα αντιβιοτικά και τα απολυμαντικά δύσκολα διεισδύουν σε αυτές τις ανθεκτικές βιομεμβράνες, επιτρέποντας στους μικροοργανισμούς να προκαλούν βλάβες στα δόντια ή ακόμα και να οδηγήσουν σε εκτεταμένες λοιμώξεις στο σώμα.
Η ομάδα του Giacomo Reina εργάζεται σε έναν πλαστικό νάρθηκα στον οποίο μπορούν να ενσωματωθούν σταθερά νανοϋλικά όπως το γραφενικό οξύ. Δεδομένου ότι το κοντινό υπέρυθρο φως μπορεί να διεισδύσει στο ιστό αρκετές εκατοντάδες χιλιοστά, ο νάρθηκας μπορεί να τοποθετηθεί στην στοματική κοιλότητα και να ενεργοποιηθεί από έξω με μια πηγή φωτός, επανειλημμένα.
Το έργο μπορεί να ξεκινήσει χάρη σε γενναιόδωρες δωρεές από το Ίδρυμα Eduard Aeberhardt και ένα άλλο ίδρυμα. Ο διευθυντής της κλινικής Ronald Jung από το Κέντρο Οδοντιατρικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης εκτιμά αυτή τη διεπιστημονική προσέγγιση στην επιστήμη των υλικών και την κλινική έρευνα, δηλώνοντας ότι «τέτοιες νέες και καινοτόμες λύσεις θα προσφέρουν μεγάλη προστιθέμενη αξία για τους ασθενείς».
