Studies hebben aangetoond dat de vleugels van libellen en krekels bacteriegroei voorkomen vanwege hun natuurlijke structuur. De oppervlakken van hun vleugels zijn bedekt met nanopilaren waardoor ze eruitzien als een spijkerbed. Wanneer bacteriën in contact komen met deze oppervlakken, hun celmembranen worden onmiddellijk uit elkaar gescheurd en ze worden gedood. Dit inspireerde onderzoekers van het Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) van A*STAR om een ​​antibacteriële nanocoating uit te vinden voor het desinfecteren van vaak aangeraakte oppervlakken zoals deurklinken, tafels en liftknoppen. Deze technologie zal bijzonder nuttig zijn bij het creëren van bacterievrije oppervlakken in plaatsen zoals ziekenhuizen en klinieken, waar sterilisatie belangrijk is om de verspreiding van infecties te helpen beheersen. Hun nieuwe onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Klein .

80 procent van de veelvoorkomende infecties wordt via de handen verspreid, volgens het B. C. Centrum voor Ziektebestrijding. Het desinfecteren van veel aangeraakte oppervlakken helpt de verspreiding van schadelijke ziektekiemen door onze handen te verminderen, maar zou handmatige en herhaalde desinfectie vereisen omdat ziektekiemen snel groeien. Huidige desinfectiemiddelen kunnen ook chemicaliën bevatten zoals triclosan die niet als veilig en effectief worden erkend 2, en kan bij intensief gebruik leiden tot bacteriële resistentie en milieuverontreiniging.

"Er is dringend behoefte aan een betere manier om oppervlakken te desinfecteren zonder bacteriële resistentie of schade aan het milieu te veroorzaken. Dit zal ons helpen de overdracht van infectieziekten door contact met oppervlakken te voorkomen, " zei IBN-directeur professor Jackie Y. Ying.

Om dit probleem aan te pakken, een team van onderzoekers onder leiding van IBN-groepsleider Dr. Yugen Zhang creëerde een nieuwe nanocoating die bij contact spontaan bacteriën kan doden. Geïnspireerd door studies over libellen en krekels, de IBN-wetenschappers kweekten nanopillars van zinkoxide, een verbinding die bekend staat om zijn antibacteriële en niet-toxische eigenschappen. De zinkoxide-nanopilaren kunnen een breed scala aan ziektekiemen doden, zoals E. coli en S. aureus die gewoonlijk worden overgedragen door contact met het oppervlak.

Testen op keramiek, glas, titanium- en zinkoppervlakken toonden aan dat de coating tot 99,9 procent van de ziektekiemen op de oppervlakken effectief doodde. Omdat de bacteriën eerder mechanisch dan chemisch worden gedood, het gebruik van de nanocoating zou niet bijdragen aan milieuvervuiling. Ook, de bacteriën zullen geen resistentie kunnen ontwikkelen omdat ze volledig worden vernietigd wanneer hun celwanden bij contact worden doorboord door de nanopilaren.

Verdere studies toonden aan dat de nanocoating de beste bacteriedodende kracht vertoonde wanneer deze op zinkoppervlakken werd aangebracht, vergeleken met andere oppervlakken. Dit komt omdat de zinkoxide-nanopilaren de afgifte van superoxiden (of reactieve zuurstofsoorten) katalyseerden, die zelfs nabijgelegen vrij zwevende bacteriën kunnen doden die niet in direct contact met het oppervlak stonden. Deze superbacteriedodende kracht van de combinatie van nanopilaren en zink verbreedt het toepassingsgebied van de coating buiten harde oppervlakken.

Vervolgens, de onderzoekers bestudeerden het effect van het plaatsen van een stuk zink dat was gecoat met zinkoxide-nanopilaren in water dat E. coli bevat. Alle bacteriën werden gedood, wat suggereert dat dit materiaal mogelijk kan worden gebruikt voor waterzuivering.

Dr. Zhang zei:"Onze nanocoating is ontworpen om oppervlakken op een nieuwe maar praktische manier te desinfecteren. Deze studie heeft aangetoond dat onze coating ziektekiemen op verschillende soorten oppervlakken effectief kan doden, en ook in het water. We waren ook in staat om superbacteriële dodende kracht te bereiken toen de coating werd gebruikt op zinkoppervlakken vanwege het dubbele werkingsmechanisme. We hopen deze technologie te gebruiken om bacterievrije oppervlakken te creëren op een veilige, goedkope en effectieve manier, vooral op plaatsen waar ziektekiemen zich ophopen."

IBN heeft onlangs een subsidie ​​ontvangen van de National Research Foundation, het kabinet van de premier, Singapore, in het kader van haar Competitive Research Program om deze coatingtechnologie in samenwerking met het Tan Tock Seng Hospital verder te ontwikkelen voor commerciële toepassing in de komende 5 jaar.