Các tinh thể nano loại bỏ màng sinh học vi khuẩn

Một nhóm nghiên cứu chung từ POSTECH và UNIST đã giới thiệu cấu trúc nano bề mặt hỗn hợp-FeCo-oxit (MTex) làm nền tảng xúc tác từ tính hiệu quả cao trên tạp chí quốc tế Nano Letters. Nhóm nghiên cứu bao gồm các giáo sư In Su Lee và Amit Kumar cùng với Tiến sĩ Nitee Kumari thuộc Khoa Hóa học của POSTECH và Giáo sư Yoon-Kyung Cho và Tiến sĩ Sumit Kumar thuộc Khoa Kỹ thuật Y sinh của UNIST.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu tổng hợp các tinh thể nano bề mặt nhẵn trong đó các ion kim loại khác nhau được bao bọc trong một lớp vỏ polymer hữu cơ và nung chúng ở nhiệt độ rất cao. Trong khi ủ vỏ polyme, một phản ứng hóa học trạng thái rắn ở nhiệt độ cao gây ra sự trộn lẫn các ion kim loại khác trên bề mặt tinh thể nano, tạo ra một số nhánh và lỗ có kích thước vài nm trên đó. Kết cấu bề mặt độc đáo này được tìm thấy để xúc tác phản ứng hóa học tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) tiêu diệt vi khuẩn. Nó cũng được xác nhận là có từ tính cao và dễ bị hút về phía từ trường bên ngoài. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một chiến lược tổng hợp để chuyển đổi các tinh thể nano bình thường không có các đặc điểm bề mặt thành các tinh thể nano oxit kim loại hỗn hợp có chức năng cao.

Nhóm nghiên cứu đặt tên cho địa hình bề mặt này - với các nhánh và lỗ giống như đồng ruộng - là "MTex". Kết cấu bề mặt độc đáo này đã được xác minh để tăng tính di động của các hạt nano cho phép thâm nhập hiệu quả vào ma trận màng sinh học đồng thời cho thấy hoạt động cao trong việc tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) gây chết vi khuẩn.

Hệ thống này tạo ra ROS trên một phạm vi pH rộng và có thể khuếch tán hiệu quả vào màng sinh học và tiêu diệt các vi khuẩn nhúng kháng sinh. Và vì các cấu trúc nano có từ tính, nên các mảnh vụn của màng sinh học có thể bị loại bỏ ngay cả từ các vi kênh khó tiếp cận.

Tiến sĩ Amit Kumar, một trong những tác giả của bài báo giải thích: “MTex mới được phát triển này cho thấy hoạt tính xúc tác cao, khác với bề mặt nhẵn ổn định của các dạng spinel thông thường”. "Đặc tính này rất hữu ích trong việc xâm nhập vào màng sinh học ngay cả trong không gian nhỏ và có hiệu quả trong việc tiêu diệt vi khuẩn và loại bỏ màng sinh học."

Giáo sư In Su Lee, trưởng nhóm nghiên cứu, nhận xét: “Nghiên cứu này cho phép điều chỉnh quá trình tạo nhám bề mặt, mở ra khả năng tăng cường và kiểm soát sự tiếp xúc của các vị trí đang hoạt động. Chúng tôi dự đoán các bề mặt có kết cấu ở kích thước nano sẽ đóng góp đáng kể vào việc phát triển một loạt các đặc tính giống enzyme mới ở giao diện sinh học nano."

Nghiên cứu này được thực hiện với sự hỗ trợ của Chương trình Nghiên cứu Sáng tạo của Quỹ Nghiên cứu Quốc gia và Viện Khoa học Cơ bản Hàn Quốc.

Hoàng Nam dịch

Theo Science Daily