S bakteriemi i viry umí zatočit nový materiál, stačí na něj posvítit

Usmrtit bakterie pomocí světla. Právě tak jednoduchá by v budoucnu mohla být dezinfekce povrchů. Proto se vědci z EMPA (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and technology), CATRIN Univerzity Palackého a Centra energetických a environmentálních technologií (CEET) VŠB-TUO pustili do vývoje speciálního povlaku, jehož antimikrobiální účinek lze aktivovat infračerveným světlem. Tento materiál je zároveň šetrný k pokožce i životnímu prostředí a může se stát novou zbraní v boji proti bakteriím odolným vůči antibiotikům. První praktické využití se aktuálně připravuje ve stomatologii. Výsledky otiskl časopis EcoMat.

Ekologicky šetrný a biokompatibilní nový materiál bez přítomnosti kovů má za úkol likvidovat mikroorganismy rychle a lokálně. Jeho základem je polyvinylalkohol – biokompatibilní plast běžně používaný například v potravinářství. „Do této matrice byla začleněna speciálně syntetizovaná, dusíkem obohacená grafenová kyselina, která má díky svým chemickým vlastnostem výrazný antimikrobiální potenciál. Plný účinek se projeví při ozáření blízkým infračerveným světlem. Materiál pak uplatňuje dvojí strategii: jednak přeměňuje světelnou energii na teplo, které ničí bakterie, zároveň však také vytváří kyslíkové radikály, jež narušují membrány patogenů,“ vysvětlil Radek Zbořil z CATRIN a CEET.

Výhodou tohoto přístupu je, že se zcela liší od mechanismu účinku klasických antibiotik. Materiál tak chrání proti širokému spektru mikroorganismů, aniž by přispíval k rozvoji rezistence. „Naše laboratorní testy jednoznačně potvrdily účinnost materiálu proti bakteriím i virům. Zejména povrchy, které přicházejí do častého kontaktu s infekčními agens – například kliky dveří v nemocnicích nebo vybavení operačních sálů – jsou ideální pro využití těchto inovací,“ uvedl Giacomo Reina z EMPA.

EcoMat. 7. 10.1002/eom2.70009: Obrázek 1 Schematické znázornění jednotlivých kroků syntézy povlaku NGA PVA-DBA a jeho použití pro antivirovou/antibakteriální léčbu vyvolanou světlem. Po syntéze byl NGA zabudován do matrice PVA-DBA. Povlak vykazoval vysokou antimikrobiální aktivitu proti virům a bakteriím při 5 až 10 minutovém ozáření NIR.

První praktické použití nového povlaku se připravuje pro zubní lékařství. EMPA spolupracuje s Centrem zubní medicíny Univerzity v Curychu na vývoji zubní dlahy s pevně ukotvenou grafenovou kyselinou. Díky tomu, že blízké infračervené světlo proniká tkání až několik centimetrů hluboko, lze dlahu umístit do úst, opakovaně aktivovat vnějším světelným zdrojem a zničit mikroorganismy v ústech. Ústní mikroflóra je přitom obzvlášť tvrdý protivník – složité bakteriální komunity se ukrývají v těžko dostupných zákoutích, chráněné vrstvou vlastního hlenu. Antibiotika a běžné dezinfekce do těchto biofilmů pronikají jen velmi obtížně. To umožňuje bakteriím ničit zuby, nebo dokonce způsobovat vážné infekce jinde v těle.

Bakterie odolné vůči antibiotikům a nové viry představují stále vážnější hrozbu pro globální zdravotní systém. Ročně souvisejí s úmrtím přibližně pět milionů lidí, přičemž pandemie COVID-19 si vyžádala přes 20 milionů obětí. Vědci proto hledají nové strategie, jak těmto patogenům čelit. Jedním z cílů je zabránit šíření rezistentních bakterií a virů pomocí chytrých materiálů a technologií.