Czy można stworzyć powierzchnie, które jednocześnie zwalczają bakterie i wspierają hodowlę pożądanych komórek? Naukowcy z Tokyo Metropolitan University udowodnili, że tak. Receptą na to są anodowe porowate powierzchnie tlenku glinu – może zmienić podejście do medycyny regeneracyjnej, eliminując konieczność stosowania antybiotyków w hodowli komórek.
Powierzchnie odporne na skażenia bakteryjne odgrywają ważną rolę. W szpitalach, laboratoriach i innych sterylnych środowiskach zanieczyszczenia bakteryjne mogą prowadzić do poważnych komplikacji zdrowotnych i strat finansowych. Dotychczasowe rozwiązania — stosowanie silnych chemikaliów czy antybiotyków, wiążą się z ryzykiem powstania szczepów odpornych na leki. Konieczność znalezienia alternatyw jest ważniejsza niż kiedykolwiek.
Inspirację dla naukowców stanowiła natura. W 2010 roku odkryto, że nanostruktury na skrzydłach cykad i ważek skutecznie "niszczą" bakterie. Może nie tyle niszczą, ile nie pozwalają im tam osiadać. Wzorując się na biologicznych mechanizmach, badacze zaczęli opracowywać sztuczne powierzchnie o podobnych właściwościach.
Zespół pod kierownictwem profesora Takashiego Yanagishity zastosował elektrochemię do stworzenia anodowych porowatych powierzchni tlenku glinu. Proces polega na zanurzeniu polerowanego aluminium w ogniwie elektrochemicznym, gdzie powstają uporządkowane struktury przypominające mikroskopijne filary. Owe filary mają unikalny rozmiar i kształt, który skutecznie uszkadza błony komórkowe bakterii, zapobiegając ich namnażaniu.
Największym przełomem było odkrycie, że APA przygotowane w stężonym kwasie siarkowym posiadają nie tylko wyjątkowe właściwości antybakteryjne, ale także są bezpieczne dla komórek biologicznych. Oznacza to, że na takich powierzchniach można hodować komórki bez ryzyka ich uszkodzenia.
W medycynie regeneracyjnej hodowla sterylnych komórek jest kluczowa. Komórki tego typu są wykorzystywane do leczenia uszkodzeń tkanek i narządów. Skażenia bakteryjne mogą prowadzić do poważnych powikłań zdrowotnych pacjentów. Dotychczas konieczne było stosowanie antybiotyków, co zwiększało ryzyko powstawania szczepów odpornych na leki oraz wiązało się z kosztownymi środowiskami sterylnymi. Hodowanie płatów skóry, które następnie będą miały za zadanie zasklepić poważne blizny lub oparzenia, będzie dużo łatwiejsze.
Nanostrukturalne powierzchnie APA mogą znacznie usprawnić takie procesy, umożliwiając hodowlę komórek bez konieczności stosowania antybiotyków. Są to rozwiązania ekologiczne, ponieważ eliminują konieczność stosowania antybiotyków. Co więcej, zapewniają bezpieczeństwo, gdyż nie powodują uszkodzeń hodowanych komórek. Idąc dalej, skuteczność tych powierzchni w niszczeniu błon komórkowych bakterii sprawia, że mogą one znaczną miarą przyczynić się do ograniczenia skażeń. Niestety mamy pewne problemy związane z ich upowszechnieniem się. Koszty produkcji takich powierzchni mogą być wysokie w początkowej fazie komercjalizacji, a dostosowanie technologii do masowej produkcji wymaga czasu. Ponadto konieczne są dalsze badania nad długoterminowym wpływem APA na różne typy komórek w różnych środowiskach.
Z APA może skorzystać nawet przemysł spożywczy, gdzie mogłyby służyć jako opakowania odporne na skażenia bakteryjne. W transporcie publicznym mogłyby być wykorzystywane na uchwytach i siedzeniach, zmniejszając ryzyko rozprzestrzeniania się patogenów. W elektronice mogłyby wspierać tworzenie urządzeń używanych w miejscach o podwyższonym ryzyku skażeń. Naukowcy mogą swobodnie wyliczać branże, które mogą korzystać z APA — możliwości praktycznie są ograniczone.
Potrzebujemy nowych sprzymierzeńców w walce z bakteriami i rozwijaniu nowoczesnej medycyny regeneracyjnej. Unikalne właściwości antybakteryjne APA i kompatybilność z komórkami biologicznymi otwierają nowe możliwości w wielu dziedzinach życia. Wprowadzenie tej technologii to jeszcze pieśń przyszłości, ale to i tak bardzo dobra wiadomość. I niech Wam nikt nie wmówi, że w nauce nie dzieje się nic ciekawego...
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
