Quando una luce verde brilla sulla seta rossa fluorescente, viene attivato un meccanismo per uccidere i patogeni. Credito:immagine della Purdue University/Jung Woo Leem
Un materiale ibrido di seta attacca i batteri quando viene illuminato da una luce verde, grazie a una proteina fluorescente rossa lontana i ricercatori hanno trasferito il suo corredo genetico.
Il materiale completamente naturale sarebbe più sicuro del fotocatalitico convenzionale, o attivato dalla luce, mezzi per uccidere agenti patogeni nocivi come batteri, che utilizzano semiconduttori potenzialmente a rischio biologico e richiedono la luce ultravioletta cancerogena per l'attivazione. Un'alternativa alla seta progettata dalla Purdue University e dall'Istituto nazionale coreano di ricerca agricola utilizzerebbe invece biomateriali simili a fotocatalizzatori plasmonici e luce visibile, che aiutano anche nella guarigione delle ferite e nel risanamento ambientale, compresa la purificazione dell'aria e dell'acqua. I loro risultati pubblicati in anteprima il 12 marzo in Scienze avanzate .
"La seta è un biomateriale antico e conosciuto, " disse il giovane Kim, Purdue professore associato di ingegneria biomedica. "Non ha alcun problema con il corpo umano. E la cosa bella della luce verde è che non è dannosa:il colore corrisponde alla più forte intensità dello spettro solare".
Per combinare i benefici della seta e della luce verde, ricercatori hanno inserito il gene per "mKate2, " una proteina fluorescente rosso lontano, in un'ostia di seta. Fare luce verde sull'ibrido risultante genera specie reattive dell'ossigeno (ROS), che sono radicali efficaci per abbattere i contaminanti organici e attaccare la membrana e il DNA dei patogeni.
Quando E. coli sulla seta fluorescente è stata illuminata da una debole luce verde per 60 minuti, il tasso di sopravvivenza dei batteri è sceso al 45 percento.
La tecnologia di lavorazione della seta fluorescente (mKate2) può essere applicata allo sviluppo di bende mediche intelligenti per la guarigione delle ferite sulla pelle umana. Credito:immagine della Purdue University/Jung Woo Leem
I ricercatori hanno scoperto che l'ibrido potrebbe essere trasformato in una soluzione, film, benda e tessuto. "In pratica abbiamo aggiunto la fluorescenza alla seta per facilitare la disinfezione o la decontaminazione usando solo la luce visibile, " disse Jung Woo Leem, uno studioso in visita nella scuola di ingegneria biomedica di Purdue.
Il team di Kim crede che la seta fluorescente rossa attivata dalla luce verde potrebbe essere sia più efficiente che scalabile di altri fotocatalizzatori plasmonici, in cui anche le nanoparticelle metalliche ibridate da materiali semiconduttori utilizzano la luce visibile ma potrebbero comunque comportare conseguenze ambientali negative.
"I fotocatalizzatori della seta sarebbero più facili e sicuri da produrre rispetto a quelli plasmonici poiché i bachi da seta, piuttosto che impianti industriali, fornire l'ospite per i materiali che generano ROS. È una produzione ecologica completamente nuova di nanomateriali, " ha detto Kim.
Poiché la luce bianca ambientale include anche la luce verde, i ricercatori prevedono che il materiale ibrido di seta dovrebbe in genere avere una fonte di luce abbastanza forte da generare ROS fintanto che una luce verde controlla la generazione di ROS.
Il team di Kim intende sfruttare la biocompatibilità della seta con il corpo umano sia all'interno che all'esterno. "Stiamo pensando ad alcuni materiali impiantabili e iniettabili per la guarigione delle ferite che si dissolvono nel tempo nel corpo. Quindi non avremmo bisogno di fare ulteriori interventi chirurgici per rimuoverlo, " ha detto Kim.
