研究人员已经开发出一种可以破坏伤口的敷料和植入物,用于预防和治疗可能致命的细菌和真菌感染。
该材料是迄今为止开发的最薄的抗菌涂层之一,可有效抵抗多种耐药细菌和真菌细胞,同时不损害人类细胞。
抗生素耐药性是全球主要的健康威胁,每年至少导致700,000人死亡中国化工网okmart.com。如果不开发新的抗菌疗法,到2050年,每年的死亡人数可能会增加到1000万人,相当于100万亿美元的医疗保健费用。
尽管人们对真菌感染的健康负担知之甚少,但在全球范围内,它们每年造成约150万人死亡,死亡人数正在增加。例如,常见的真菌曲霉曲霉对住院的COVID-19患者构成了新的威胁,它可能导致致命的继发感染。
由澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学(RMIT University)领导的团队开发的新涂层,是基于超薄2D材料的,迄今为止,该材料一直是下一代电子产品所关注的。
对黑磷(BP)的研究表明,它具有一定的抗菌和抗真菌特性,但从未对该材料进行过系统的潜在临床用途检查。
这项新的研究发表在美国化学学会的《应用材料与界面》杂志上,该研究表明,当BP扩散到用于制造植入物和伤口敷料的钛和棉等表面的纳米薄层中时,BP可以有效杀死微生物。
共同首席研究员Aaron Elbourne博士说,发现一种可以同时预防细菌和真菌感染的材料是一项重大进步。
皇家墨尔本理工大学理学院的博士后研究员艾伯恩说:“这些病原体造成了巨大的健康负担,并且随着耐药性的持续增长,我们治疗这些感染的能力变得越来越困难。”
“我们需要新型的新型武器来对抗超级细菌,但这并不会导致抗菌素耐药性问题。
“我们的纳米薄涂层是双重杀虫剂,通过将细菌和真菌细胞撕裂而起作用,微生物很难适应这种情况。这种致命的物理攻击自然需要数百万年才能自然地发展出新的防御方法。
“尽管我们需要进一步的研究以将这种技术应用于临床,但是这是寻找更有效的方法来应对这一严重健康挑战的令人振奋的新方向。”
RMIT工程学院的联合首席研究员Sumeet Walia副教授此前曾领导使用BP技术开发具有开创性的研究,该技术将BP用于人工智能技术和模仿大脑的电子技术。
Walia说:“ BP在氧气的存在下分解,这通常对于电子设备来说是一个巨大的问题,而我们必须通过艰苦的精密工程技术来克服这些问题,以开发我们的技术。”
“但是事实证明,容易被氧气降解的材料是杀死微生物的理想选择,这正是从事抗菌技术的科学家一直在寻找的东西。
“所以我们的问题是他们的解决方案。”
纳米薄虫杀手的工作原理
当BP分解时,它会氧化细菌和真菌细胞的表面。这个过程称为细胞氧化,最终将它们撕裂。
在这项新研究中,第一作者和博士研究员Zo Shaw测试了BP纳米薄层对五种常见细菌菌株(包括大肠杆菌和耐药性MRSA)以及五种真菌(包括金丝酵母)的有效性。
在短短两个小时内,多达99%的细菌和真菌细胞被破坏。
重要的是,BP在那段时间也开始自我降解,并在24小时内完全分解,这一重要特征表明该物质不会在体内积聚。
实验室研究确定了最佳的BP水平,该水平具有致命的抗菌作用,同时又能使人体细胞保持健康完整。
研究人员现已开始试验不同的配方,以测试在一系列医学相关表面上的功效。
该团队热衷于与潜在的行业合作伙伴合作,以进一步开发该技术,该技术已申请了临时专利。