La pandemia di COVID-19 sta suscitando timori di nuovi agenti patogeni come virus o batteri resistenti ai farmaci. A questa nota, un team di ricerca coreano ha recentemente attirato l'attenzione sullo sviluppo della tecnologia per rimuovere i batteri resistenti agli antibiotici controllando la struttura superficiale dei nanomateriali.

Un team di ricerca congiunto di POSTECH e UNIST ha introdotto sulla rivista internazionale nanostrutture a struttura superficiale (MTex) a base di ossido di FeCo misto come piattaforma magneto-catalitica altamente efficiente Nano lettere . Il team era composto dai professori In Su Lee e Amit Kumar con il Dr. Nitee Kumari del Dipartimento di Chimica di POSTECH e il Professor Yoon-Kyung Cho e il Dr. Sumit Kumar del Dipartimento di Ingegneria Biomedica dell'UNIST.

Primo, i ricercatori hanno sintetizzato nanocristalli a superficie liscia in cui vari ioni metallici sono stati avvolti in un guscio di polimero organico e li hanno riscaldati a una temperatura molto elevata. Durante la ricottura del guscio polimerico, una reazione chimica allo stato solido ad alta temperatura ha indotto la miscelazione di altri ioni metallici sulla superficie del nanocristallo, creando un numero di rami e buchi di pochi nm su di esso. È stato scoperto che questa struttura superficiale unica catalizza una reazione chimica che produce specie reattive dell'ossigeno (ROS) che uccidono i batteri. È stato anche confermato che è altamente magnetico e facilmente attratto verso il campo magnetico esterno. Il team aveva scoperto una strategia sintetica per convertire i normali nanocristalli senza caratteristiche superficiali in nanocristalli di ossido di metallo misto altamente funzionali.

Il team di ricerca ha chiamato questa topografia superficiale, con rami e buchi che ricordano quelli di un campo arato, "MTex". È stato verificato che questa struttura superficiale unica aumenta la mobilità delle nanoparticelle per consentire un'efficace penetrazione nella matrice di biofilm mentre mostra un'elevata attività nella generazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) letali per i batteri.

Questo sistema produce ROS in un ampio intervallo di pH e può diffondersi efficacemente nel biofilm e uccidere i batteri incorporati resistenti agli antibiotici. E poiché le nanostrutture sono magnetiche, i detriti di biofilm possono essere raschiati anche dai microcanali difficili da raggiungere.

"Questo MTex di nuova concezione mostra un'elevata attività catalitica, distinto dalla stabile superficie liscia delle forme convenzionali di spinello, " ha spiegato il dottor Amit Kumar, uno degli autori corrispondenti dell'articolo. "Questa caratteristica è molto utile nell'infiltrare i biofilm anche in piccoli spazi ed è efficace nell'uccidere i batteri e rimuovere i biofilm".

"Questa ricerca permette di regolare la nanotesturizzazione superficiale, che apre possibilità per aumentare e controllare l'esposizione dei siti attivi, " ha osservato il professor In Su Lee che ha guidato la ricerca. "Prevediamo che le superfici strutturate su nanoscala contribuiranno in modo significativo allo sviluppo di un'ampia gamma di nuove proprietà simili agli enzimi nell'interfaccia nano-bio".