Медь давно используется для борьбы с различными штаммами бактерий, включая золотистый стафилококк. Это связано с тем, что ионы, высвобождаемые с поверхности металла, токсичны для бактериальных клеток. Однако этот процесс идет медленно. Профессор Ма Цянь из Университета RMIT объясняет в пресс-релизе: «Стандартная медная поверхность убивает около 97% золотистого стафилококка за четыре часа«.
99,99% клеток разрушаются за две минуты
Группа ученых из Университета RMIT и национального агентства здравоохранения Австралии CSIRO поставила перед собой задачу получить медь с улучшенными антибактериальными свойствами, и им это удалось. «Удивительно, но когда мы поместили бактерии золотистого стафилококка на нашу специально разработанную медную поверхность, более 99,99% клеток были уничтожены в течение двух минут«, — говорит Цянь. Это оказалось более эффективным, чем стандартная медь, показав в 120 раз более быстрое уничтожение бактерий.
Более того, эти результаты были достигнуты без помощи лекарств. Профессор Ма Цянь подводит итоги: «Наша медная структура оказалась удивительно мощной для такого распространенного материала«. Подробности были опубликованы в журнале .
Пористая структура меди является ключом к ее эффективности в качестве бактерицида. Для создания этой новой структуры использовалась специальная формовка: атомы меди и марганца располагались в определенных формациях. Затем атомы марганца были удалены, в результате чего осталась чистая медь, но с множеством микроскопических полостей на поверхности.
«Супергидрофильная» поверхность
Доктор Джексон Ли Смит, бывший научный сотрудник CSIRO и ведущий автор исследования, говорит: «Наша медь состоит из микроскопических полостей, похожих на гребенку, и внутри каждого зубца этой структуры находятся гораздо меньшие наноразмерные полости; она имеет массивную активную поверхность«.
Исследователь добавляет, что узор делает поверхность «супергидрофильной»: вода ложится на нее не в виде капель, а в виде плоской пленки. Таким образом, бактериальным клеткам сложно сохранять форму. «Они растягиваются из-за наноструктуры поверхности, а структура пор позволяет ионам меди легче высвобождаться«, — говорит Ли Смит. «Эти комбинированные эффекты не только вызывают структурную деградацию бактериальных клеток, делая их более уязвимыми для токсичных ионов меди, но и облегчают их поглощение в бактериальных клетках. Благодаря такому сочетанию эффектов бактерии уничтожаются быстрее«.
По словам доктора Даниэля Ляна из CSIRO, в связи с ростом числа супербактерий, устойчивых к антибиотикам, разработка новых материалов, таких как улучшенная медь (наномедь), представляет интерес для многих исследователей во всем мире. «Этот новый продукт на основе меди предлагает многообещающий и доступный вариант борьбы с супербактериями«, — заключает ученый.
Когда эту новую структуру меди можно будет производить в больших количествах, она позволит использовать ее в самых разных областях — от антимикробных дверных ручек и других поверхностей в домах, школах и больницах до систем вентиляции или масок для лица. В разгар пандемии COVID-19 ученые сейчас изучают, может ли их улучшенная медь быть эффективной против SARS-CoV-2.