Bacteriële ziekteverwekkers kunnen dagenlang op oppervlakken leven. Wat als vaak aangeraakte oppervlakken zoals deurknoppen ze onmiddellijk zouden kunnen doden?

Ingenieurs van Purdue University hebben een laserbehandelingsmethode ontwikkeld die elk metalen oppervlak in een snelle bacteriedoder kan veranderen - gewoon door het metaaloppervlak een andere textuur te geven.

In een studie gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materiaalinterfaces , de onderzoekers toonden aan dat deze techniek het oppervlak van koper in staat stelt superbacteriën zoals MRSA onmiddellijk te doden.

"Koper wordt al eeuwenlang als antimicrobieel materiaal gebruikt. Maar het duurt meestal uren voordat inheemse koperoppervlakken bacteriën doden, " zei Rahim Rahimi, een Purdue-assistent-professor materiaalkunde.

"We hebben een eenstaps lasertextureringstechniek ontwikkeld die de bacteriedodende eigenschappen van het koperoppervlak effectief verbetert."

De techniek is nog niet toegespitst op het doden van virussen zoals degene die verantwoordelijk is voor de COVID-19-pandemie, die veel kleiner zijn dan bacteriën.

Sinds de publicatie van dit werk, echter, Het team van Rahimi is begonnen met het testen van deze technologie op de oppervlakken van andere metalen en polymeren die worden gebruikt om het risico op bacteriegroei en biofilmvorming op apparaten zoals orthopedische implantaten of draagbare pleisters voor chronische wonden te verminderen.

Door implantaten een antimicrobieel oppervlak te geven, wordt de verspreiding van infecties en antibioticaresistentie voorkomen, Rahim zei, omdat er geen antibiotica nodig zou zijn om bacteriën van het oppervlak van een implantaat te doden.

De techniek kan van toepassing zijn op metaallegeringen waarvan ook bekend is dat ze antimicrobiële eigenschappen hebben.

Metalen zoals koper hebben normaal gesproken een heel glad oppervlak, waardoor het voor het metaal moeilijk is om bacteriën door contact te doden.

De door het team van Rahimi ontwikkelde techniek maakt gebruik van een laser om patronen op nanoschaal op het metaaloppervlak te creëren. De patronen produceren een ruige textuur die het oppervlak vergroot, waardoor bacteriën meer kans krijgen om het oppervlak te raken en ter plaatse te scheuren.

Onderzoekers hebben in het verleden verschillende coatings van nanomaterialen gebruikt om de antimicrobiële eigenschappen van metalen oppervlakken te verbeteren, maar deze coatings zijn gevoelig voor uitlogen en kunnen giftig zijn voor het milieu.

"We hebben een robuust proces gecreëerd dat selectief patronen op micron- en nanoschaal direct op het beoogde oppervlak genereert zonder het grootste deel van het kopermateriaal te veranderen, " zei Rahimi, wiens lab innovatieve materialen en biomedische apparaten ontwikkelt om uitdagingen in de gezondheidszorg aan te pakken.

De lasertexturering heeft een tweeledig effect:de techniek verbetert niet alleen direct contact, maar maakt een oppervlak ook meer hydrofiel. Voor orthopedische implantaten, zo'n oppervlak zorgt ervoor dat botcellen zich sterker kunnen hechten, verbeteren hoe goed het implantaat integreert met bot. Het team van Rahimi observeerde dit effect met fibroblastcellen.

Door de eenvoud en schaalbaarheid van de techniek, de onderzoekers zijn van mening dat het gemakkelijk kan worden vertaald naar bestaande productieprocessen voor medische hulpmiddelen.