Nowy nanokompozyt krzemionkowy B-STING opracowany w Instytucie Fizyki Jądrowej PAN może samoczynnie wytwarzać substancje biobójcze w reakcji na obecność drobnoustrojów. Jest skuteczny wobec bakterii, grzybów i wirusów, a jednocześnie bezpieczny dla ludzkich komórek.
Jak poinformowali PAP przedstawiciele IFJ PAN, B-STING (Biocidal Silica-Templated Immobilized Nano-Groups) powstał w wyniku wieloletnich badań nad nowym podejściem do zwalczania mikroorganizmów. W przeciwieństwie do klasycznych nanocząstek metali, które muszą bezpośrednio kontaktować się z drobnoustrojami, nanokompozyt sam w sobie nie jest substancją biologicznie czynną.
– Gdy w celach biobójczych stosujemy na przykład nanocząstki złota lub srebra, muszą one bezpośrednio wejść w oddziaływanie z drobnoustrojami. Nasz materiał to efekt dekady prac nad radykalnie innym podejściem do zagadnienia. Sam nie jest substancją biologicznie czynną. Jest to jednak nanofabryka, produkująca zabójcze dla mikroorganizmów reaktywne formy tlenu, skutecznie przenikające przez błony komórkowe bakterii i grzybów – powiedziała cytowana w komunikacie dr hab. Magdalena Laskowska, pierwsza autorka artykułu opublikowanego w czasopiśmie „Applied Surface Science”.
Za niezwykłe właściwości nanokompozytu odpowiada jego specyficzna struktura. Bazuje on na krzemionce z cylindrycznymi mezoporami o średnicy 8 nanometrów, ułożonymi heksagonalnie w warstwę wyglądem przypominającą plaster miodu. Dzięki porom znacząco (ok. 80-krotnie) zwiększa się rzeczywista powierzchnia dostępna dla reakcji chemicznych.
We wnętrzach porów umieszczone są grupy chemiczne, które pełnią funkcję „uchwytów” dla pojedynczych atomów metalu, w tym wypadku miedzi. Grupy te połączono z krzemionką za pomocą mostków propylowych i rozmieszczono je w porach w taki sposób, aby każdy atom miedzi miał wystarczająco dużo miejsca do działania jako katalizator.
Atom miedzi działa jak katalizator – wykorzystuje wodę i tlen z powietrza do wytwarzania reaktywnych form tlenu, które przenikają przez błony komórkowe drobnoustrojów, skutecznie je niszcząc. Produkcja tych substancji uruchamia się automatycznie w reakcji na obecność drobnoustrojów, dzięki czemu materiał działa „na żądanie”.
– Popularne obecnie w różnych zastosowaniach nanocząstki złota czy srebra to aglomeraty składające się z wielu tysięcy atomów. Większość z nich jest osłonięta przez swoich sąsiadów, a więc nie jest w stanie pełnić przewidzianej dla nich roli. Tymczasem precyzyjna architektura naszego materiału gwarantuje, że każdy atom metalu ma dostęp do otoczenia i może katalizować produkcję reaktywnych form tlenu z wody i tlenu zawartych w powietrzu przenikającym do mezoporów. W rezultacie B-STING nie potrzebuje żadnego zewnętrznego wyzwalacza, takiego jak światło czy ultradźwięki, może więc działać nawet w ciemności – wyjaśnił współautor badania dr hab. Łukasz Laskowski, prof. IFJ PAN.
