Forskare vid ICIQ i Tarragona har utvecklat en enkel teknik för att producera mikroskopiska kristaller som aktiveras i närvaro av ljus och frigör silverjoner med antimikrobiell aktivitet.
I det antika Grekland, för över 3 000 år sedan, använde vise män silversalter för att förhindra att sår blev infekterade. Dessa salter fortsatte att användas tills Alexander Fleming upptäckte det första antibiotikumet "bara" för 100 år sedan. Användningen av antibiotika representerade ett stort genombrott i behandlingen av infektionssjukdomar, men resistens började snart uppstå. Bakterier, som har funnits på planeten längre än vi, har hittat sätt att övervinna olika antibiotika, och idag är antibiotikaresistens ett stort globalt hälsoproblem.
I tider när allt utvecklas väldigt snabbt är det intressant att få perspektiv, att återvända lite till ursprunget. Det är därför uppmärksamheten har återvänt till silversalter, som hade så mycket användning för år sedan och faktiskt aldrig slutade att användas. Silversalter är grunden för mikroskopiska kristaller eller mikromotorer konstruerade av forskare från Institute of Chemical Research of Catalonia (ICIQ-CERCA) i Tarragona, i samarbete med Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2).
Dessa kristaller rör sig autonomt (därav namnet mikromotorer) i vattenhaltiga medier under bestrålning av synligt ljus. På sin resa inaktiverar de nuvarande bakterier, vilket blir ett lovande verktyg för miljöåtervinning.
Gruppen ledd av Dr Katherine Villa vid ICIQ, i samarbete med ICN2, har publicerat en studie i tidskriften Advanced Optical Materials som presenterar en enkel teknik för att producera mikroskopiska kristaller som aktiveras i närvaro av ljus. Aktivering innebär autonom rörelse och frigöring av silverjoner och fria radikaler med antimikrobiell aktivitet, självnedbrytande och därmed lämnar vattnet fritt från själva kristallerna.
Dr. Villa säger, "Detta arbete är viktigt eftersom vi rapporterar en synergistisk effekt som inkluderar mikromotorernas självframdrivningsförmåga under ljusstimuli, vilket möjliggör större diffusion och spridning av silverjoner såväl som frigjorda fria radikaler."
Forskarna utvecklar lätt mikroskopiska strukturer som innehåller silverfosfat och formade som tetrapoder - en kristallin struktur som bildas av 4 armar, var och en cirka 5 mikrometer lång. Dessa kristaller, kallade TAMs, rör sig autonomt genom fotokatalys.
Fotokatalys uppstår när ljus fungerar som en katalysator, i det här fallet, vilket gör att silverfosfatet i TAM:erna reagerar med vattnet i mediet och frigör syre, silverjoner och fria radikaler. De föreningar som genereras från reaktionen är ansvariga för att flytta TAM, och dessutom dödar de frigjorda radikalerna och silverjonerna bakterierna som finns i mediet.
Denna bakteriedödande verkan förklaras av effekten av silver på bakterieväggarna, vilket påverkar deras permeabilitet och därmed orsakar irreparabel skada på cellväggen, vilket leder till att bakterierna dör.
Silverjonerna som frigörs från dessa mikromotorer blir silvernanopartiklar som lätt kan återvinnas genom filtrering, vilket undviker ytterligare kontaminering. Dr Villa förklarar, "Mikromotorerna är dubbelt så effektiva jämfört med enbart silvernanopartiklar, enligt resultaten som erhölls i studien. Dessutom, om vi förhindrar deras rörelse, minskar den antibakteriella kapaciteten hos dessa mikromotorer drastiskt."
Mikromotorer är ett mycket intressant verktyg för miljöåtervinning. Förra året utvecklade Dr. Villas team mikromotorer belagda med laccase, en kemisk förening som påskyndar omvandlingen av urea till ammoniak.
Urea är en ny förorening, eftersom det är en vanlig produkt från bostadsaktiviteter (urea är huvudkomponenten i urin) och olika industriella processer, medan ammoniak blir allt viktigare som en grön energikälla; denna förening kan sönderdelas för väteproduktion och kan lagras som grönt bränsle.
Mer information: Xiaojiao Yuan et al, Självnedbrytbara fotoaktiva mikromotorer för inaktivering av resistenta bakterier, Avancerade optiska material (2024). DOI:10.1002/adom.202303137
Journalinformation: Avancerat optiskt material
Tillhandahålls av Institute of Chemical Research of Catalonia
