Onderzoekers van de North Carolina State University hebben met succes "fotosensitizers" in een reeks polymeren verwerkt, waardoor die materialen het vermogen hebben om bacteriën en virussen inactief te maken met alleen omgevingszuurstof en licht met zichtbare golflengte. De nieuwe aanpak opent de deur naar een reeks nieuwe producten die gericht zijn op het verminderen van de overdracht van resistente ziekteverwekkers.

"De overdracht van antibioticaresistente ziekteverwekkers, inclusief zogenaamde 'superbugs', ' vormt een ernstige bedreiging voor de volksgezondheid, met miljoenen medische gevallen die zich elk jaar alleen al in de Verenigde Staten voordoen, " zegt Reza Ghiladi, universitair hoofddocent scheikunde bij NC State en co-corresponderende auteur van een paper over het werk. "Veel van deze infecties worden veroorzaakt door via het oppervlak overgedragen ziekteverwekkers.

"Ons doel met dit werk was om materialen te ontwikkelen die zelfsteriliserend zijn, niet giftig en veerkrachtig genoeg voor praktisch gebruik. En we hebben succes."

"Er is veel werk verzet om fotosensibiliserende moleculen te ontwikkelen die de energie van zichtbaar licht gebruiken om zuurstof in de lucht om te zetten in biocide 'singlet' zuurstof, die effectief gaten in virussen en bacteriën slaat, " zegt Richard Spontak, vooraanstaand hoogleraar chemische en biomoleculaire engineering, hoogleraar materiaalkunde en techniek bij NC State en co-corresponderende auteur van het papier. "Er is geen weerstand tegen deze manier van handelen.

"Echter, het grootste deel van het eerdere werk op dit gebied is gedaan met substraten - zoals cellulose - die niet praktisch zijn voor dagelijks gebruik in plaatsen zoals ziekenhuizen. Ons werk hier gaat veel verder dan dat."

De nieuwe benadering omvat het opnemen van fotosensitizers in hydrofobe, semi-kristallijne elastomeren, die waterdicht en mechanisch veerkrachtig zijn - terwijl ze ook zuurstof toegang geven tot de fotosensitizers. Bovendien, de verdeling van fotosensitizers in het materiaal betekent dat het zijn antimicrobiële eigenschappen behoudt, zelfs als het oppervlak van het materiaal wordt bekrast of weggesleten.

"Dit artikel richt zich op één klasse polymeren, maar het is een fundamenteel proof-of-concept dat het vermogen aantoont om deze fotosensitizers in een reeks robuuste 'zachte' materialen te gebruiken zonder in te boeten aan functionaliteit, ' zegt Spontak. 'Dit is het topje van de ijsberg.'

Bij laboratoriumtesten, de onderzoekers ontdekten dat een in fotosensitizer ingebed polymeer ten minste 99,89 procent van de vijf bacteriestammen - en 99,95 procent van de twee virussen - inactiveerde wanneer ze gedurende 60 minuten aan licht werden blootgesteld.

"We hebben ook aangetoond dat we deze materialen kunnen maken met in de handel verkrijgbare fotosensitizers en polymeren in een relatief eenvoudig proces, " zegt Ghiladi. "Dit maakt massaproductie zowel levensvatbaar als minder duur dan eerdere benaderingen voor het maken van fotosensitizer-materialen.

"We zijn momenteel op zoek naar partners om met ons samen te werken aan onderzoek waarbij deze materialen worden gebruikt om pathogenen van nationaal belang aan te pakken, zoals Clostridium difficile, dat door de CDC is geclassificeerd als een 'urgent' gevarenniveau, en miltvuur."

"En hoewel we toepassingen in hightech-omgevingen willen nastreven, zoals ziekenhuizen, we denken dat er een enorm potentieel is voor het verbeteren van de gezondheid in verarmde gebieden, ", zegt Spontak. "Als we zelfsteriliserende producten kunnen ontwikkelen die de verspreiding van ziekten helpen beperken in gebieden met beperkte medische middelen, we zouden veel levens kunnen redden."

De krant, "Fotodynamische polymeren als uitgebreide anti-infectieuze materialen:een groeiende wereldwijde dreiging voorblijven, " is gepubliceerd in het tijdschrift ACS toegepaste materialen en interfaces .