Лазерная обработка превращает металлические поверхности в бактериальных убийц

Бактериальные патогены могут жить на поверхности в течение нескольких дней. Что, если часто прикасающиеся поверхности, такие как дверные ручки, могут мгновенно убить их?

Инженеры Университета Пердью создали метод лазерной обработки, который потенциально может превратить любую металлическую поверхность в быстрого уничтожителя бактерий, просто придав поверхности металла другую текстуру.

В исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials Interfaces, исследователи продемонстрировали, что этот метод позволяет поверхности меди мгновенно уничтожать такие супербактерии, как MRSA (Метициллинрезистентный золотистый стафилококк, прим. ред.).

“Медь веками использовалась в качестве антимикробного материала. Но для того, чтобы убить бактерии, как правило, требуются часы, чтобы родные поверхности меди убили бактерии”, – сказала Рахим Рахими, профессор Purdue по материаловедению.

“Мы разработали одностадийную технику лазерного текстурирования, которая эффективно улучшает бактериальные свойства поверхности меди”.

Этот метод еще не приспособлен для уничтожения вирусов, таких как тот, который ответственен за пандемию COVID-19, которые намного меньше обычных бактерий.

Однако после публикации этой работы команда Рахими начала тестировать эту технологию на поверхностях других металлов и полимеров, которые используются для снижения риска роста бактерий и образования биопленки на таких устройствах, как ортопедические имплантаты или носимые пластыри для хронических ран.

По словам Рахими, предоставление имплантатам антимикробной поверхности предотвратит распространение инфекции и обеспечит устойчивость к антибиотикам, поскольку не будет необходимости в антибиотиках для уничтожения бактерий с поверхности имплантата.

Техника может применяться к металлическим сплавам, которые также обладают антимикробными свойствами.

Такие металлы, как медь, обычно имеют действительно гладкую поверхность, что затрудняет уничтожение бактерий при контакте с металлом.

Техника, разработанная командой Рахими, использует лазер для создания наноразмерных структур на поверхности металла. Образцы создают грубую текстуру, которая увеличивает площадь поверхности, что дает больше возможностей для бактерий поражать поверхность и разрываться на месте.

Исследователи в прошлом использовали различные наноматериальные покрытия для усиления антимикробных свойств металлических поверхностей, но эти покрытия склонны к выщелачиванию и могут быть токсичными для окружающей среды.

“Мы создали надежный процесс, который избирательно генерирует микронные и наноразмерные структуры непосредственно на целевую поверхность, не изменяя объем медного материала”, – сказала Рахими, чья лаборатория разрабатывает инновационные материалы и биомедицинские устройства для решения проблем здравоохранения.

Лазерное текстурирование имеет двойной эффект: техника не только улучшает прямой контакт, но и делает поверхность более гидрофильной. Для ортопедических имплантатов такая поверхность позволяет костным клеткам крепче прикрепляться, улучшая то, насколько хорошо имплантат интегрируется с костью. Команда Рахими наблюдала этот эффект с клетками фибробластов.

Исследователи полагают, что из-за простоты и масштабируемости этой технологии ее можно легко перевести в существующие процессы производства медицинского оборудования.