Ett silkeshybridmaterial angriper bakterier när det lyser upp med grönt ljus, tack vare en långt röd fluorescerande protein forskare överförs till sin genetiska makeup.

Det helt naturliga materialet skulle vara säkrare än konventionella fotokatalytiska, eller ljusaktiverad, medel för att döda skadliga patogener som bakterier, som använder potentiellt biologiskt farliga halvledare och kräver cancerframkallande ultraviolett ljus för aktivering. Ett sidenalternativ konstruerat av Purdue University och Korean National Institute of Agricultural Research skulle istället använda plasmoniska fotokatalysatorliknande biomaterial och synligt ljus, som också hjälper till med sårläkning och miljösanering inklusive luft- och vattenrening. Deras resultat publicerades i tidig vy den 12 mars i Avancerad vetenskap .

"Silke är ett gammalt och välkänt biomaterial, sa unga Kim, Purdue docent i biomedicinsk teknik. "Det har inga problem med människokroppen. Och det fina med grönt ljus är att det inte är skadligt – färgen motsvarar den starkaste intensiteten i solspektrumet."

För att kombinera fördelarna med siden och grönt ljus, forskare infogade genen för "mKate2, "ett långt rött fluorescerande protein, till en sidenvärd. Att lysa grönt ljus på den resulterande hybriden genererar reaktiva syrearter (ROS), som är effektiva radikaler för att bryta ner organiska föroreningar och angripa membran och DNA hos patogener.

När E. coli på det fluorescerande siden upplystes av ett svagt grönt ljus i 60 minuter, bakteriernas överlevnad sjönk till 45 procent.

Forskarna fann att hybriden kunde bearbetas till en lösning, filma, bandage och tyg. "Vi har i princip lagt till fluorescens till silke för att underlätta desinfektion eller dekontaminering med bara synligt ljus, sa Jung Woo Leem, en gästforskare vid Purdues skola för biomedicinsk teknik.

Kims team tror att grönt ljus aktiverat rött fluorescerande silke kan vara både mer effektivt och skalbart än andra plasmoniska fotokatalysatorer, där metallnanopartiklar hybridiserade från halvledarmaterial också använder synligt ljus men kan fortfarande medföra negativa miljökonsekvenser.

"Silkesfotokatalysatorerna skulle vara enklare och säkrare att tillverka än plasmoniska eftersom silkesmaskar, snarare än industrianläggningar, tillhandahålla värden för ROS-genererande material. Det är en helt ny grön tillverkning av nanomaterial, " sa Kim.

Eftersom omgivande vitt ljus även inkluderar grönt ljus, forskarna räknar med att silkeshybridmaterialet vanligtvis bör ha en tillräckligt stark ljuskälla för att generera ROS så länge som ett grönt ljus styr ROS-genereringen.

Kims team planerar att dra fördel av sidens biokompatibilitet med människokroppen både inuti och utanpå. "Vi funderar på några implanterbara och injicerbara sårläkande material som löses upp med tiden i kroppen. Då skulle vi inte behöva göra ytterligare operationer för att ta ut det, " sa Kim.