Graphene liên kết với thuốc tiêu diệt vi khuẩn trên cấy ghép y tế để ngăn ngừa nhiễm trùng

Nhiễm khuẩn liên quan đến cấy ghép y tế tạo ra gánh nặng lớn cho việc chăm sóc sức khỏe và gây ra đau khổ lớn cho bệnh nhân trên toàn thế giới. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers , Thụy Điển, đã phát triển một phương pháp mới để ngăn ngừa các bệnh nhiễm trùng như vậy, bằng cách phủ một vật liệu làm từ graphene bằng các phân tử diệt khuẩn.

“Thông qua nghiên cứu của mình, chúng tôi đã thành công trong việc liên kết các phân tử kháng khuẩn không tan trong nước với graphene và để các phân tử giải phóng một cách liên tục, có kiểm soát khỏi vật liệu”, Santosh Pandit, nhà nghiên cứu tại Khoa Sinh học và Kỹ thuật Sinh học tại Chalmers, cho biết, và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Scientific Reports .

“Đây là yêu cầu thiết yếu để phương pháp phát huy tác dụng. Cách mà chúng tôi liên kết các phân tử hoạt động với graphene cũng rất đơn giản và có thể dễ dàng tích hợp vào các quy trình công nghiệp ”.

Một số vi khuẩn nhất định có thể tạo thành các lớp bề mặt không thể xuyên thủng, hoặc ‘màng sinh học’, trên các mô cấy phẫu thuật, chẳng hạn như cấy ghép nha khoa và chỉnh hình khác, và là một vấn đề lớn đối với chăm sóc sức khỏe trên toàn cầu. Màng sinh học có sức đề kháng cao hơn các vi khuẩn khác, và do đó, nhiễm trùng thường khó điều trị, dẫn đến đau khổ lớn cho bệnh nhân và trong trường hợp xấu nhất, cần phải loại bỏ hoặc thay thế các mô cấy. Ngoài những ảnh hưởng đến bệnh nhân, điều này còn kéo theo chi phí lớn cho các cơ sở khám chữa bệnh.

Graphene thích hợp làm vật liệu đính kèm

Có nhiều loại thuốc và phân tử không tan trong nước hoặc kỵ nước có thể được sử dụng để kháng khuẩn. Nhưng để chúng được sử dụng trong cơ thể, chúng phải được gắn vào một vật liệu, có thể khó và tốn nhiều công sức để sản xuất.

“Graphene mang lại tiềm năng lớn ở đây để tương tác với các phân tử hoặc thuốc kỵ nước, và khi chúng tôi tạo ra vật liệu mới, chúng tôi đã sử dụng những đặc tính này. Santosh Pandit cho biết, quá trình liên kết các phân tử kháng khuẩn diễn ra với sự hỗ trợ của sóng siêu âm.

Trong nghiên cứu, vật liệu graphene được bao phủ bởi axit usnic, được chiết xuất từ địa y, ví dụ như địa y fruticose. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng axit usnic có đặc tính diệt khuẩn tốt. Nó hoạt động bằng cách ngăn chặn vi khuẩn hình thành axit nucleic, đặc biệt là ức chế tổng hợp RNA , và do đó ngăn chặn sản xuất protein trong tế bào.

Phương pháp đơn giản mở đường cho các loại thuốc trong tương lai

Axit usnic đã được thử nghiệm về khả năng chống lại vi khuẩn gây bệnh Staphylococcus aureus và Staphylococcus epidermidis , hai thủ phạm phổ biến cho sự hình thành màng sinh học trên thiết bị cấy ghép y tế. Vật liệu mới của các nhà nghiên cứu cho thấy một số đặc tính đầy hứa hẹn. Ngoài kết quả thành công trong việc tích hợp axit usnic vào bề mặt vật liệu graphene, họ cũng quan sát thấy rằng các phân tử axit usnic được giải phóng một cách có kiểm soát và liên tục, do đó ngăn ngừa sự hình thành màng sinh học trên bề mặt.

“Quan trọng hơn nữa, kết quả của chúng tôi cho thấy rằng phương pháp liên kết các phân tử kỵ nước với graphene rất đơn giản. Nó mở đường cho việc bảo vệ kháng khuẩn hiệu quả hơn cho các sản phẩm y sinh trong tương lai. Hiện chúng tôi đang lên kế hoạch cho các thử nghiệm, nơi chúng tôi sẽ khám phá sự liên kết các phân tử và thuốc kỵ nước khác có tiềm năng lớn hơn để điều trị hoặc ngăn ngừa các bệnh nhiễm trùng lâm sàng khác nhau, ”Santosh Pandit nói.

Tham khảo: “Giải phóng liên tục axit usnic từ các lớp phủ graphene đảm bảo bảo vệ kháng sinh lâu dài” của Santosh Pandit, Shadi Rahimi, Abderahmane Derouiche, Athmane Boulaoued và Ivan Mijakovic, 11 tháng 5 năm 2021, Scientific Reports .
DOI: 10.1038 / s41598-021-89452-5

Dự án nghiên cứu được điều hành bởi nhóm của Giáo sư Ivan Mijakovic tại Khoa Sinh học và Công nghệ Sinh học tại Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển. Nó được tài trợ bởi Formas và Hội đồng Nghiên cứu Thụy Điển.

Theo Scitechdaily