Copiind textura aripilor insectelor sau folosind noi tipuri de materiale pentru a crea suprafețe capabile sa omoare sau sa inhibe microbii, am putea opri infecțiile înainte de a intra în organism.
În prezent, 700.000 de oameni mor in fiecare an ca urmare a bolilor rezistente la antibiotice. În ultimul deceniu, lista medicamentelor pe care le putem folosi impotriva bacteriilor a scazut. In acelasi timp, alte organisme care pot cauza boli – ciuperci, viruși și paraziți – dezvolta, de asemenea, rezistenta la antibioticele pe care le folosim pentru a lupta impotriva lor mai repede decat putem crea altele noi. Inseamnă ca bolile pe care le provoaca sunt din ce in ce mai greu de tratat.
Dr. Larrouy-Maumus, cercetator infectionist la “Imperial College London” din UK: “Daca nu facem nimic, 10 milioane de oameni vor deceda in fiecare an.”
El se numara printre cei care cauta noi modalitati de a combate rezistenta antimicrobiana. Planul sau include chiar ideea de a transforma suprafetele pe care multi dintre acesti agenti patogeni le folosesc pentru a se raspandi de la om la om, ca arme impotriva acestora.
“Suprafetele pe care le atingem in rutina noastra zilnica sunt o cale de transmitere a microbiilor”, spune Dr. Larrouy-Maumus. Unele bacterii, inclusiv E.Coli si MRSA pot supravietui pana la cateva luni pe anumite suprafete, acest lucru subliniaza cat de importanta este dezinfectarea si curatarea continua a suprafetelor care sunt atinse frecvent.
Controlul bacteriilor rezistente la antibiotice in spitale devine o provocare majora care daca este necontrolata poate duce la pierderea multor vieti.
Larrouy-Maumus pariaza pe suprafetele din cupru. Ionii din aliajele de cupru sunt atat antivirali cat si antibacterieni, capabili sa ucida peste 99,9% din agentii patogeni in doua ore. Cuprul este chiar mai eficient decat argintul, necesitand umiditate pentru a-si activa proprietatiile antimicrobiene. “Cuprul este suprafata ideala, deoarece a fost folosit de peste 3 milenii, grecii antici foloseau cuprul pentru gatit si pentru uz medical.” -spune Larrouy-Maumus.
Cu toate acestea in zilele noastre cuprul nu este utilizat pe scara larga, este scump si greu de curatat fara a coroda. De asemenea nu toata lumea vrea sa stea pe un scaun de toaleta metalic, de exemplu.
De-a lungul timpului cuprul a fost inlocuit cu otel inoxidabil si mai apoi cu plasticul care este ieftin si poate fi folosit pentru o perioada scurta sau o singura data, dupa care poate fi aruncat, necauzand costuri mari.
Desi nu ar fi posibila acoperirea tuturor suprafetelor cu cupru, Larrouy-Maumus considera ca folosirea metalului in aliaje, precum butoane si manere de usi ar putea ajuta la reducerea contaminarii si raspandirii microbilor.
Suprafetele de cupru pot fi tratate cu lasere pentru a crea o textura accidentata care ajuta la uciderea unui numar foarte mare de bacterii.
Cercetatorii de la Universitatea Purdue din Indiana, care au dezvoltat acesta tehnica au descoperit ca ar putea ucide chiar si bacteriile rezistente la antibiotice in doar cateva ore.
Replicarea micilor varfuri de pe suprafata aripilor de cicada ar putea împiedica bacteriile sa se instaleze si să formeze colonii.
Aripile insectelor Cicada sunt renumite pentru efectul lor de auto-curatare, spune Elena Ivanova, biochimist molecular la Universitatea RMIT din Australia. Aripile lor sunt hidrofobe, ceea ce inseamna ca picaturile de apa cad de pe acestea, permitant agentiilor patogeni sa se rostogoleasca o data cu apa, de asemenea acestea au mici “spini” pe suprafata care impiedica celulele bacteriene sa se poata aseza si sa creasca. Ivanova a lucrat la modalitati de imitare a acestui design de aproximativ un deceniu, astfel incat coloniile bacteriene sa nu se poata forma pe aceste suprafete. Densitatea, geometria, materialul si metodele necesare pentru producerea acestora vor depinde de caracteristicile microbului vizat. Ivanova spune ca formele complexe in zig-zag ar fi in special eficiente in filtrele de apa si aer conditionat.
De asemenea este foarte incantata de posibilitatile de titan si aliaje de titan. Acestea pot fi gravate hidrotermic: materialul poate fi topit prin tempertura si presiune ridicata, formand o foaie fina cu margini ascutite care poate ucide diferite tipuri de bacterii, iar dioxidul de titan atunci cand este expus la lumina UV produce specii reactive de oxigen, cum ar fi peroxizii care inactiveaza microbii. Acest lucru a fost utilizat pentru a acoperii bracket-urile de la aparatele dentare, pentru a reduce numarul de bacterii. “Aceste suprafete nu vor necesita niciun tratament specific cu diferite substante pentru a fi eficient” , spune Ivanova.
Totusi producerea de suprafete capabile sa previna virusii va necesita un nivel inalt de precizie, deoarece virusii sunt mai mici decat bacteriile. Vladimir Baulin, biofizic la Universitatea Rovira i Virgili din Spania, considera ca tehnici similare pot fi utilizate chiar si impotriva Coronavirusului.
O strategie ar fi prinderea particulelor virale intre nanostructuri care pot fi create pe o suprafata. Acest lucru ar putea ajuta la colectarea particulelor de virus, astfel incat oamenii de stiinta pot dezvolta teste si vaccinuri. O alta strategie ar fi texturarea unei suprafete astfel incat nanoprotuziunile sale sa rupa stratul exterior al unui virus, de exemplu in filtrele de masca.
Natura de asemenea ne ofera cai pentru a putea face ca suprafetele din jurul nostru sa fie mai putin benefice pentru transmiterea agentilor patogeni.
“Exista multe dovezi ale eficientei uleiurilor esentiale ca ingrediente antibacteriene si antivirale”, spune Alejandra Ponce, inginer chimist la Universidad Nacional de Mar del Plata din Argentina.
Ponce remarca faptul ca in studii experimentale aerosolul cu ulei de arbore de ceai are o actiune antivirala puternica si este capabil sa inactiveze virusii cu o eficienta de peste 95% in 5-15 minute de la expunere.
Pluta fost dovedita a fi extrem de antibacteriana imotriva Stafilococului auriu. Si extractele de hamei au fost utilizate pentru a crea un material asemanator plasticului care poate prevenii cresterea anumitor tipuri de bacterii.
Cu toate acestea, cercetarile privind potentialele materiale create din extractele de plante, care pot fi folosite pentru acoperierea suprafetelor sunt inca in mare parte etape experimentale. Teoretic, aceste tipuri de materiale vegetale ar putea fi transformate in invelisuri pentru combaterea germenilor, dar este nevoie de cantitati exacte ale ingredientelor cheie necesare si tipurile de microorganisme pe care le vor viza.
In orice caz, aceste tehnologii vor avea nevoie de timp pentru a fi imbunatatite si pentru a fi gasiti parteneri comerciali pentru a le realiza. Exista deja cateva exemple: Sharklet este un material de folie din plastic care imita pielea de rechin, folosind la suprafata un model de diamant pe care bacteriile sunt incapabile sa se stabileasca. Acesta este deja folosit pe dispozitive medicale, precum cateterele. Invelisul MicroShield 360 a fost aplicat pe suprafete din avioane, precum scaunele pentru a impiedica asezarea bacteriilor pe acestea.
Desi este rar ca imprimantele 3D sa functioneze la nivel de nanometrii, unele modele au atins deja acest nivel important, intr-o zi fiind posibil sa imprimam un model de suprafata antibacteriana pentru a fi folosit in locuinta.
Aceste suprafete ar putea fi un instrument deosebit de important in lupta noastra impotriva bolilor infectioase si a viitoarelor pandemii.
Astazi, spectrul rezistentei antimicrobiene este cu atat mai mare cu cat lumea lupta impotriva ravagiilor cauzate de COVID-19. Riscul de infectii secundare cauzate de bacterii luate de pacienti din spitale este considerabil; un studiu a aratat ca 50% dintre pacientii decedati intr-un spital din China, din cauza infectiei cu coronavirus au fost de asemenea infectati si cu un alt agent patogen. Antibioticele sunt de asemenea frecvent administrate pacientilor cu coronavirus, chiar daca nu sunt eficiente impotriva virusului in sine, crescand temerile ca ar putea alimenta infectii bacteriene rezistente la antibiotice.
“Suntem inconjurati de infectii, deci cu ce luptam acum nu este ceva neobisnuit; si ceea ce este foarte important este sa te pregatesti pentru urmatoarea. Nu stim cand va veni”– spune Larrouy-Maumus.
