De COVID-19-pandemie wekt de angst voor nieuwe ziekteverwekkers zoals virussen of resistente bacteriën. Op deze nota, een Koreaans onderzoeksteam heeft onlangs de aandacht gevestigd op de ontwikkeling van de technologie voor het verwijderen van antibioticaresistente bacteriën door de oppervlaktetextuur van nanomaterialen te controleren.

Een gezamenlijk onderzoeksteam van POSTECH en UNIST heeft in het internationale tijdschrift mixed-FeCo-oxide-gebaseerde nanostructuren met oppervlaktetextuur (MTex) geïntroduceerd als zeer efficiënt magneto-katalytisch platform. Nano-letters . Het team bestond uit professoren In Su Lee en Amit Kumar met Dr. Nitee Kumari van POSTECH's Department of Chemistry en Professor Yoon-Kyung Cho en Dr. Sumit Kumar van UNIST's Department of Biomedical Engineering.

Eerst, de onderzoekers synthetiseerden nanokristallen met een glad oppervlak waarin verschillende metaalionen waren gewikkeld in een omhulsel van organisch polymeer en verwarmd tot een zeer hoge temperatuur. Tijdens het gloeien van de polymeerschaal, een chemische reactie in vaste toestand veroorzaakte vermenging van andere metaalionen op het nanokristaloppervlak, het creëren van een aantal takken en gaten ter grootte van een paar nm. Deze unieke oppervlaktetextuur bleek een chemische reactie te katalyseren die reactieve zuurstofsoorten (ROS) produceerde die de bacteriën doden. Er werd ook bevestigd dat het zeer magnetisch is en gemakkelijk wordt aangetrokken door het externe magnetische veld. Het team had een synthetische strategie ontdekt om normale nanokristallen zonder oppervlaktekenmerken om te zetten in zeer functionele nanokristallen met gemengde metaaloxiden.

Het onderzoeksteam noemde deze oppervlaktetopografie - met takken en gaten die lijkt op die van een geploegd veld - 'MTex'. Deze unieke oppervlaktetextuur is geverifieerd om de mobiliteit van nanodeeltjes te vergroten om efficiënte penetratie in de biofilmmatrix mogelijk te maken, terwijl het een hoge activiteit vertoont bij het genereren van reactieve zuurstofsoorten (ROS) die dodelijk zijn voor bacteriën.

Dit systeem produceert ROS over een breed pH-bereik en kan effectief in de biofilm diffunderen en de ingebedde bacteriën die resistent zijn tegen antibiotica doden. En aangezien de nanostructuren magnetisch zijn, Biofilmresten kunnen zelfs uit de moeilijk bereikbare microkanalen worden verwijderd.

"Deze nieuw ontwikkelde MTex vertoont een hoge katalytische activiteit, onderscheiden van het stabiele gladde oppervlak van de conventionele spinelvormen, " verklaarde Dr. Amit Kumar, een van de corresponderende auteurs van het artikel. "Deze eigenschap is erg handig bij het infiltreren van biofilms, zelfs in kleine ruimtes en is effectief in het doden van de bacteriën en het verwijderen van biofilms."

"Dit onderzoek maakt het mogelijk om de oppervlakte nanotexturisatie te reguleren, wat mogelijkheden biedt om de blootstelling van actieve sites te vergroten en te controleren, " merkte professor In Su Lee op, die het onderzoek leidde. "We verwachten dat de oppervlakken met nanoschaalstructuur aanzienlijk zullen bijdragen aan de ontwikkeling van een breed scala aan nieuwe enzymachtige eigenschappen op het nano-bio-interface."