We hebben een nieuw wapen verworven in de strijd tegen schadelijke en vaak antibioticaresistente ziekteverwekkers met de ontwikkeling van een uniek materiaal dat is ontwikkeld om de verspreiding van ziekten te beperken en de huidige omslachtige reinigingsprotocollen op oppervlakken die vaak worden aangeraakt, zoals deurknoppen en leuningen, te vervangen.

Met behulp van de Canadian Light Source (CLS) van de Universiteit van Saskatchewan (USask) hebben onderzoekers van de Universiteit van Windsor (UWindsor) een verbinding van ionische (op zout gebaseerde) vloeistoffen en koperen nanodeeltjes ontwikkeld en getest die oppervlakken kunnen bedekken en kiemen kunnen veroorzaken -vrije bescherming die veel langer meegaat dan conventionele reiniging op bleekmiddelbasis. Voor Dr. Abhinandan (Ronnie) Banerjee is het composietmateriaal veel beter dan "iemand met bleekmiddel en een doek die oppervlakken probeert schoon te houden."

Al vroeg in de COVID-19-pandemie richtten Banerjee en collega's van het UWindsor's Trant Team – een onderzoeksgroep die zich richt op synthetische bio-organische materialen – hun zinnen op het verbeteren van ontsmettingsprotocollen, die destijds vaak gepaard gingen met frequente toepassing van verbindingen zoals bleekmiddel.

"Het probleem met conventionele ontsmettingstechnieken is dat het geen eenmalige zaak is", zeiden ze. "Het vereist een toegewijde medewerker of automatisering" om oppervlakken kiemvrij te houden. Bovendien kan het veelvuldig vegen van een oppervlak het onderliggende materiaal etsen, waardoor er nog meer mogelijkheden ontstaan ​​voor ziekteverwekkers om zich te verzamelen.

Het team bedacht een materiaal dat profiteert van de natuurlijke kiemdodende eigenschappen van koper. Nu formuleren ze een nieuwe combinatie van materialen die gemakkelijk op oppervlakken aan te brengen zijn en duurzaam zijn. Banerjee legde uit dat koperen nanodeeltjes elektrostatisch worden aangetrokken door de celwanden van ziekteverwekkers, "waardoor ze verzwakken en afbreken, waardoor bacteriële vernietiging wordt veroorzaakt."

De resultaten van de groep worden gepubliceerd in het tijdschrift RSC Sustainability onder de creatieve titel "Lethal Weapon IL (Ionic Liquid)." Een onlangs toegekend voorlopig patent geeft Banerjee en hun team de tijd om een ​​industriële sponsor te vinden die kan helpen bij de uiteindelijke commercialisering van het microbiële coatingmateriaal.

Sima Dehghandokht, een UWindsor Ph.D. studente die haar expertise op het gebied van voedselmicrobiologie twee jaar geleden naar de Trant-groep bracht, zei dat de potentiële toepassingen van het materiaal verder gaan dan deurknoppen, leuningen en liftknoppen, en ook ziekenhuizen, kassen, landbouwproductiefaciliteiten en zelfs wetenschappelijke laboratoria omvatten "waar we mee te maken hebben met voortdurend ziekteverwekkers en schadelijke bacteriën. Dit zou het leven van wetenschappers gemakkelijker kunnen maken."

Het is belangrijk, zo voegde ze eraan toe, om rekening te houden met de schadelijke milieueffecten van antimicrobiële stoffen zoals bleekmiddel, aangezien deze herhaaldelijk moeten worden aangebracht en vervolgens moeten worden weggegooid.

Beide onderzoekers erkennen dat er nog steeds vragen moeten worden beantwoord over het op koper gebaseerde materiaal. Het precies bepalen hoe lang de coating effectief blijft is een belangrijke volgende stap, net als het onderzoeken van de antimicrobiële effecten van andere nanodeeltjes zoals zink en ijzer, die beide ‘letterlijk spotgoedkoop’ zijn, aldus Banerjee.

"We moeten kijken hoe het veranderen van de eigenschappen van de nanodeeltjes een effect kan hebben op het verlengen van de antimicrobiële levensduur van de coating, maar misschien ook op het doden van agressievere bacteriën die niet gemakkelijk worden gedood door simpelweg wrijven met bleekmiddel."

"We moeten ook de toxiciteit van de stof controleren", zei Dahghandokht, om te bepalen of contact met het materiaal een allergische reactie zou kunnen veroorzaken. Gelukkig heeft het Trant-team toegang tot een 3D-bioprinter die menselijke huidcellijnen kan repliceren voor verder testen.

Banerjee en Dahghandokht zijn het erover eens dat toegang tot CLS-technologie cruciaal is en blijft voor de ontwikkeling van hun antimicrobiële coating.

"We hadden dit werk niet kunnen doen zonder het hoge intensiteitslicht van de CLS", zei Banerjee. "We hebben kunnen zien wat er in de loop van de tijd met de koperen nanodeeltjes gebeurt en hoe ze een lading vrijgeven die giftig is voor bacteriën. Het (de CLS) is een integraal onderdeel van dit onderzoek geweest."

Meer informatie: Abhinandan Banerjee et al, Dodelijk wapen IL:een ionisch vloeibaar nanokoper/tetraalkylfosfonium-composietmateriaal met krachtige antibacteriële activiteit, RSC Sustainability (2023). DOI:10.1039/D3SU00203A

Journaalinformatie: RSC Duurzaamheid

Aangeboden door Canadese lichtbron