Een zijdehybride materiaal valt bacteriën aan wanneer het wordt verlicht door een groen licht, dankzij een verrood fluorescerend eiwit dat onderzoekers hebben overgebracht naar zijn genetische samenstelling.

Het volledig natuurlijke materiaal zou veiliger zijn dan conventionele fotokatalytische, of licht-geactiveerd, middel om schadelijke ziekteverwekkers zoals bacteriën te doden, die potentieel biologisch gevaarlijke halfgeleiders gebruiken en kankerverwekkend ultraviolet licht nodig hebben voor activering. Een alternatief voor zijde, ontwikkeld door Purdue University en het Korean National Institute of Agricultural Research, zou in plaats daarvan plasmonische fotokatalysatorachtige biomaterialen en zichtbaar licht gebruiken. die ook helpen bij wondgenezing en milieusanering, inclusief lucht- en waterzuivering. Hun bevindingen werden op 12 maart in een vroeg stadium gepubliceerd Geavanceerde wetenschap .

"Zijde is een oud en bekend biomateriaal, " zei Jonge Kim, Purdue universitair hoofddocent biomedische technologie. "Het heeft geen problemen met het menselijk lichaam. En het mooie van groen licht is dat het niet schadelijk is - de kleur komt overeen met de sterkste intensiteit van het zonnespectrum."

Om de voordelen van zijde en groen licht te combineren, onderzoekers plaatsten het gen voor "mKate2, " een verrood fluorescerend eiwit, tot een zijden gastheer. Door een groen licht op de resulterende hybride te laten schijnen, worden reactieve zuurstofsoorten (ROS) gegenereerd. die effectieve radicalen zijn voor het afbreken van organische verontreinigingen en het aanvallen van het membraan en DNA van pathogenen.

Toen E. coli op de fluorescerende zijde gedurende 60 minuten werd verlicht door een zwak groen licht, het overlevingspercentage van de bacterie daalde tot 45 procent.

De onderzoekers ontdekten dat de hybride kon worden verwerkt tot een oplossing, film, verband en stof. "We hebben in feite fluorescentie aan zijde toegevoegd om desinfectie of decontaminatie te vergemakkelijken met alleen zichtbaar licht, " zei Jung Woo Leem, een gastonderzoeker in Purdue's school voor biomedische technologie.

Kim's team is van mening dat door groen licht geactiveerde rode fluorescerende zijde zowel efficiënter als schaalbaarder kan zijn dan andere plasmonische fotokatalysatoren, waarin metalen nanodeeltjes gehybridiseerd uit halfgeleidermaterialen ook zichtbaar licht gebruiken, maar nog steeds negatieve gevolgen voor het milieu kunnen hebben.

"De zijden fotokatalysatoren zouden gemakkelijker en veiliger te produceren zijn dan plasmonische, aangezien zijderupsen, in plaats van industriële installaties, de gastheer zijn voor ROS-genererende materialen. Het is een volledig nieuwe groene productie van nanomaterialen, ' zei Kim.

Omdat wit omgevingslicht ook groen licht omvat, de onderzoekers verwachten dat het zijdehybride materiaal typisch een lichtbron moet hebben die sterk genoeg is om ROS te genereren, zolang een groen licht de ROS-generatie regelt.

Het team van Kim is van plan te profiteren van de biocompatibiliteit van zijde met het menselijk lichaam, zowel van binnen als van buiten. "We denken aan een aantal implanteerbare en injecteerbare wondgenezende materialen die na verloop van tijd in het lichaam oplossen. Dan zouden we geen extra operatie nodig hebben om het eruit te halen, ' zei Kim.