06 abr. 2018

Investigadores desarrollan nanocubrimientos antibacterianos inspirados en libélulas

Esta tecnología será especialmente útil para crear superficies libres de bacterias en lugares como hospitales y clínicas, donde la esterilización es importante para ayudar a controlar la propagación de infecciones.

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Estudios han demostrado que las alas de las libélulas y las cigarras evitan el crecimiento bacteriano debido a su estructura natural. Las superficies de sus alas están cubiertas de nanopilares, lo que las hace parecer una cama de clavos. Cuando las bacterias entran en contacto con estas superficies, sus membranas celulares se desgarran inmediatamente y mueren.

Esto inspiró a los investigadores del Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología (IBN) de A * STAR de Singapur, a inventar un nanorrevestimiento antibacteriano para la desinfección de superficies que se tocan frecuentemente, como manijas de las puertas, mesas y botones de elevación. 

Esta tecnología será especialmente útil para crear superficies libres de bacterias en lugares como hospitales y clínicas, donde la esterilización es importante para ayudar a controlar la propagación de infecciones. Su nueva investigación fue publicada recientemente en la revista Small. 

"Existe una necesidad urgente de una mejor forma de desinfectar las superficies sin causar resistencia bacteriana o daños al medio ambiente. Esto nos ayudará a prevenir la transmisión de enfermedades infecciosas del contacto con superficies", dijo la directora ejecutiva de IBN, la profesora Jackie Y. Ying. 

Un equipo de investigadores liderado por el líder del Grupo IBN, el Dr. Yugen Zhang, creó un novedoso recubrimiento nano que puede matar bacterias espontáneamente al contacto. Inspirados en estudios sobre libélulas y cigarras, los científicos de IBN cultivaron nanopilllars de óxido de zinc, un compuesto conocido por sus propiedades antibacterianas y no tóxicas. Los nanopilares de óxido de zinc pueden matar una amplia gama de gérmenes como E. coli y S. aureus que se transmiten comúnmente por contacto superficial. 

Las pruebas en superficies de cerámica, vidrio, titanio y zinc demostraron que el recubrimiento mató eficazmente hasta 99.9% de los gérmenes encontrados en las superficies. Como las bacterias se matan mecánicamente en vez de químicamente, el uso del recubrimiento nano no contribuiría a la contaminación ambiental. Además, las bacterias no podrán desarrollar resistencia, ya que se destruyen completamente cuando sus paredes celulares son perforadas por los nanopilares al contacto. 

Otros estudios revelaron que el recubrimiento nano demostró el mejor poder de matar bacterias cuando se aplica en superficies de zinc, en comparación con otras superficies. Esto se debe a que los nanopilares de óxido de zinc catalizaron la liberación de superóxidos (o especies de oxígeno reactivo), que incluso podrían matar a las bacterias flotantes cercanas libres que no estaban en contacto directo con la superficie. 

Este poder asesino de super bacterias a partir de la combinación de nanopilares y zinc amplía el alcance de las aplicaciones del recubrimiento más allá de las superficies duras. 

Posteriormente, los investigadores estudiaron el efecto de colocar una pieza de zinc que había sido recubierta con nanopilares de óxido de zinc en agua que contenía E. coli. Todas las bacterias se mataron, lo que sugiere que este material podría ser utilizado para la purificación del agua. 

El Dr. Zhang dijo: "Nuestro revestimiento nano está diseñado para desinfectar superficies de una forma novedosa pero práctica. Este estudio demostró que nuestro revestimiento puede matar eficazmente gérmenes en diferentes tipos de superficies y también en el agua". 

"También pudimos lograr un poder asesino de super bacterias cuando el recubrimiento se utilizó en superficies de zinc debido a su doble mecanismo de acción. Esperamos utilizar esta tecnología para crear superficies libres de bacterias de una manera segura, económica y efectiva, especialmente en lugares donde los gérmenes tienden a acumularse ". 

IBN recibió recientemente una subvención de la Fundación Nacional de Investigación, Oficina del Primer Ministro, Singapur, bajo su Programa de Investigación Competitiva para desarrollar aún más esta tecnología de recubrimiento en colaboración con el Hospital Tan Tock Seng para su aplicación comercial en los próximos 5 años.