Новая нержавеющая сталь может убивать бактерии без антибиотиков или химикатов

28.05.2024

Электрохимический процесс, разработанный в Georgia Tech, может предложить новую защиту от бактериальных инфекций, не способствуя росту устойчивости к антибиотикам.

Такой подход основан на природных антибактериальных свойствах меди и создает невероятно маленькие игольчатые структуры на поверхности нержавеющей стали для уничтожения вредных бактерий, таких как кишечная палочка и стафилококк. Это удобно и недорого, и может снизить потребность в химикалиях и антибиотиках в больницах, на кухнях и в других местах, где загрязнение поверхности может привести к серьезным заболеваниям.

Она также может спасать жизни: глобальное исследование лекарственно-устойчивых инфекций показало, что в 2019 году они непосредственно унесли жизни 1, 27 миллиона человек и способствовали почти 5 миллионам других смертей, что делает эти инфекции одной из ведущих причин смертности во всех возрастных группах.

Исследователи описали медно-нержавеющую сталь и ее эффективность в журнале Small.

«Убить грамположительные бактерии без химикатов сравнительно легко, но борьба с грамотрицательными бактериями представляет серьезную проблему из-за их толстой многослойной клеточной мембраны. И если эти бактерии сохраняются на поверхностях, они могут быстро расти , — рассказывает Ануджа Трипати, ведущий автор исследования и аспирант Школы химической и биомолекулярной инженерии. — Я стремился разработать бактерицидную поверхность без антибиотиков, эффективную против грамотрицательных и грамположительных бактерий».

Команда впервые разработала электрохимический метод травления поверхности нержавеющей стали, создавая на поверхности наноразмерные структуры, похожие на иглы, которые могут прокалывать клеточные мембраны бактерий. Затем, с помощью второго электрохимического процесса, исследователи нанесли ионы меди на поверхность стали.

Медь взаимодействует с клеточными мембранами и в конечном итоге разрушает их.

Несмотря на известные антибактериальные свойства меди, она не получила широкого распространения для борьбы с загрязнением поверхности из-за ее дороговизны. Подход Tripathi позволяет наносить на нержавеющую сталь лишь тонкий слой ионов меди, поэтому он экономичен без ущерба для антибактериальной активности материала.

В исследовании группы двойные атаки привели к сокращению грамотрицательной кишечной палочки на 97% и грамположительных бактерий эпидермиса Staphylococcus на 99%.

Нержавеющую сталь можно использовать для изготовления обычных инструментов в медицинских учреждениях, которые легко загрязняются, таких как ножницы или пинцет. Ее можно применять для изготовления дверных ручек, лестничных перил и, возможно, даже раковин — мест, где часто выбирают нержавеющую сталь и на поверхности часто встречаются бактерии, особенно в больницах или других местах общего пользования.