Бактерии убиты новым светоактивным покрытием
Наиболее известные ИСМП вызываются Clostridioides difficile (C. difficile), метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA) и Escherichia coli (E. coli). Они обычно возникают во время стационарного медицинского или хирургического лечения или при посещении медицинских учреждений и представляют серьезную угрозу для здоровья, что делает их ключевым приоритетом для NHS *.
Исследование, опубликованное сегодня в Nature Communications, является первым, показывающим, что активируемое светом противомикробное покрытие успешно убивает бактерии при низкой интенсивности, окружающем освещении (300 люкс), например, в палатах и залах ожидания. Раньше подобные покрытия требовали интенсивного света (3000 люкс), как в операционных, чтобы активировать их убивающие свойства.
Новое бактерицидное покрытие состоит из крошечных кластеров химически модифицированного золота, заключенных в полимер с кристаллическим фиолетовым – краситель с антибактериальными и противогрибковыми свойствами.
Первый автор, доктор Ги Бён Хван (UCL Chemistry), сказал: «Красители, такие как кристаллический фиолетовый, являются многообещающими кандидатами для уничтожения бактерий и сохранения стерильности поверхностей, поскольку они широко используются для дезинфекции ран.
Под воздействием яркого света они создают активные формы кислорода, которые, в свою очередь, убивают бактерии, повреждая их защитные мембраны и ДНК. Это усиливается, когда они сочетаются с металлами, такими как серебро, золото и оксид цинка.»
«Другие покрытия эффективно убивают бактерии, но только после воздействия ультрафиолетового света, который опасен для человека, или очень интенсивных источников света, что не очень практично. Мы удивлены, увидев, насколько эффективно наше покрытие убивает S. aureus и E. coli в окружающем свете, что делает его перспективным для использования в различных медицинских учреждениях «, – добавил профессор Иван Паркин (UCL Chemistry), старший автор и декан UCL математических и физических наук.
Команда химиков, инженеров-химиков и микробиологов создала бактерицидное покрытие с помощью масштабируемого метода и проверила, насколько хорошо оно убивает S. aureus и E. coli против контрольных покрытий и при различных условиях освещения.
Поверхности образцов обрабатывали либо бактерицидным покрытием, либо контрольным покрытием перед внесением 100000 колониеобразующих единиц (КОЕ) на мл либо S. aureus и E. кишечная палочка. Рост бактерий исследовали в условиях темного и белого света от 200 до 429 люкс.
Они обнаружили, что при естественном освещении одно только контрольное покрытие кристаллического фиолетового в полимере не убивает ни одну из бактерий. Однако в тех же условиях освещения бактерицидное покрытие приводило к 3.3 log уменьшение роста S. aureus через шесть часов и 2.8 логарифмическое снижение роста E. coli через 24 часа.
«E. coli оказалась более устойчивой к бактерицидному покрытию, чем S. aureus, поскольку для достижения значительного снижения количества жизнеспособных бактерий на поверхности потребовалось больше времени. Предположительно это связано с тем, что E. coli имеет клеточную стенку с двойной мембранной структурой, тогда как S. aureus имеет только один мембранный барьер «, – пояснила соавтор исследования доктор Элейн Аллан (UCL Eastman Dental Institute).
Команда неожиданно обнаружила, что покрытие убивает бактерии, производя перекись водорода – относительно мягкий реагент, используемый в растворах для очистки контактных линз. Он действует путем химического воздействия на клеточную мембрану, поэтому на бактерии с большим количеством слоев защиты требуется больше времени.
«Золотые кластеры в нашем покрытии являются ключом к образованию перекиси водорода под действием света и влажности. Учитывая, что кластеры содержат всего 25 атомов золота, требуется очень мало этого драгоценного металла по сравнению с аналогичными покрытиями, что делает наше покрытие привлекательным для более широкого использования », – прокомментировал старший автор профессор Астериос Гавриилидис (UCL Chemical Engineering).
Исследование финансировалось Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам в рамках проекта Advanced Flow Technology for Healthcare Materials Manufacturing (MAFuMa).
