Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een effectieve en milieuvriendelijke methode ontwikkeld om bacteriën te bestrijden door deeltjes op nanoschaal te ontwerpen die de antimicrobiële potentie van zilver toevoegen aan een kern van lignine, een alomtegenwoordige stof die in alle plantencellen voorkomt. De bevindingen introduceren ideeën voor betere, groenere en veiligere nanotechnologie en zou kunnen leiden tot een grotere efficiëntie van antimicrobiële producten die worden gebruikt in de landbouw en persoonlijke verzorging.

In een studie die wordt gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie 13 juli NC State-ingenieur Orlin Velev en collega's laten zien dat met zilverionen doordrenkte lignine-nanodeeltjes, die zijn gecoat met een geladen polymeerlaag die hen helpt zich te hechten aan de doelmicroben, effectief een brede strook bacteriën doden, inclusief E. coli en andere schadelijke micro-organismen.

Terwijl de nanodeeltjes de beoogde bacteriën uitroeien, ze raken uitgeput van zilver. De resterende deeltjes worden na verwijdering gemakkelijk afgebroken vanwege hun biocompatibele ligninekern, het beperken van het risico voor het milieu.

"Mensen zijn geïnteresseerd in het gebruik van zilveren nanodeeltjes voor antimicrobiële doeleinden, maar er zijn aanhoudende zorgen over hun impact op het milieu vanwege de langetermijneffecten van de gebruikte metalen nanodeeltjes die in het milieu vrijkomen, " zei Velev, INVISTA Professor of Chemical and Biomolecular Engineering bij NC State en de corresponderende auteur van het artikel. "We laten hier een goedkope en milieuvriendelijke methode zien om effectieve antimicrobiële stoffen te maken met kernen van biomateriaal."

De onderzoekers gebruikten de nanodeeltjes om E. coli aan te vallen, een bacterie die voedselvergiftiging veroorzaakt; Pseudomonas aeruginosa, een veel voorkomende ziekteverwekkende bacterie; Ralstonia, een geslacht van bacteriën met talrijke in de bodem overgedragen pathogene soorten; en Staphylococcus epidermis, een bacterie die schadelijke biofilms kan veroorzaken op kunststoffen - zoals katheters - in het menselijk lichaam. De nanodeeltjes waren effectief tegen alle bacteriën.

De methode biedt onderzoekers de flexibiliteit om het recept van nanodeeltjes te wijzigen om zich op specifieke microben te richten. Alexander Richter, de eerste auteur van het papier en een NC State Ph.D. kandidaat die in 2015 een Lemelson-MIT-prijs won, zegt dat de deeltjes de basis kunnen vormen voor pesticidenproducten met een lager risico, tegen lagere kosten en een minimale impact op het milieu.

"We verwachten dat deze methode een brede impact zal hebben, " zei Richter. "We kunnen minder van het antimicrobiële ingrediënt opnemen zonder de effectiviteit te verliezen, terwijl we tegelijkertijd een goedkope techniek gebruiken die een lagere belasting van het milieu heeft. We werken nu aan het opschalen van het proces om de deeltjes onder continue stroomomstandigheden te synthetiseren."