Учёные создали покрытие, которое уничтожает более 80% бактерий с помощью батарейки на 9 вольт
Исследователи из австралийского Университета Флиндерса разработали гибкое антибактериальное покрытие, которое активируется обычной батарейкой напряжением 9 вольт. В лабораторных испытаниях одной минуты электрического воздействия оказалось достаточно, чтобы в течение следующих трёх часов погибло более 80% бактерий на поверхности материала. Покрытие эффективно действовало в том числе против микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам.
Материал состоит из галлия — металла, плавящегося при температуре около 30 °C, — и углеродных нанотрубок. При изготовлении тонкой плёнки на её поверхности естественным образом образуются микроскопические трещины. Обычно подобные дефекты ухудшают свойства материалов, однако в данном случае они помогают концентрировать электрическое поле на отдельных участках. Возникающие зоны повышенной электрической активности усиливают воздействие покрытия на бактерии.
Под действием напряжения в бактериальных клетках увеличивается образование активных форм кислорода — химически активных соединений, способных повреждать клеточные структуры. Исследователи также обнаружили, что покрытие при определённых условиях может создавать плазменные разряды. Однако точный вклад отдельных механизмов в уничтожение бактерий ещё предстоит установить.
Для испытаний учёные изготовили образцы площадью 3х3 сантиметра и нанесли на них бактериальные культуры. Затем к покрытию на одну минуту подключали стандартную батарейку напряжением 9 вольт, после чего образцы выдерживали в лабораторных условиях ещё три часа. Проверяли действие материала на синегнойную палочку Pseudomonas aeruginosa и метициллин-резистентный золотистый стафилококк MRSA, способные вызывать трудноизлечимые инфекции.
Наиболее эффективным оказался состав с содержанием углеродных нанотрубок 7% по массе. Даже без электрической стимуляции он вызывал гибель примерно 65% клеток синегнойной палочки и 72% клеток MRSA. После подключения батарейки доля погибших клеток синегнойной палочки превысила 80%, а антибактериальное действие против устойчивого стафилококка также усилилось.
Дополнительные эксперименты показали, что при электрическом воздействии материал сохраняет сравнительно низкую температуру. При напряжении 10 вольт его поверхность нагревалась примерно до 35 °C, поэтому основное антибактериальное действие исследователи связывают не с нагреванием, а с электрохимическими процессами. Испытания на культурах человеческих клеток кожи также показали хорошую совместимость покрытия с живыми тканями в исследованных условиях.
В дальнейшем материал может применяться в медицинских повязках, гибких датчиках и носимых устройствах для защиты ран от инфекций. Однако пока технология испытана только в лаборатории. Перед её медицинским применением необходимо проверить безопасность длительного контакта с тканями и эффективность против бактерий в реальных ранах.
Исследование в журнале Small Structures.