Selbst-sterilisierender polymer erweist sich wirksam gegen resistente Erreger

Selbst-sterilisierender polymer erweist sich wirksam gegen resistente Erreger

Forscher von der North Carolina State University haben herausgefunden, dass ein elastisches polymer besitzt Breitspektrum-antimikrobielle Eigenschaften, wodurch es zu töten, eine Reihe von Viren und resistente Bakterien in nur wenigen Minuten-einschließlich methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA).

„Waren wir erkunden einen anderen Ansatz für die Erstellung von antimikrobiellen Materialien, wenn wir beobachteten einige interessante Verhalten aus diesem polymer und beschlossen, Ihr potential zu entdecken, die in größerer Tiefe,“ sagt Rich Spontak, co-entsprechenden Autor des Papiers auf der Arbeit und Distinguished Professor für Chemie und Biomolecular Engineering an der NC State. „Und was wir gefunden haben, ist sehr vielversprechend als eine Alternative Waffe, die vorhandenen Materialien-bezogene Ansätze im Kampf gegen resistente Krankheitserreger. Dies könnte besonders nützlich sein in den klinischen Einstellungen — wie etwa Krankenhäuser oder Arztpraxen-sowie Senioren-Wohn-Anlagen, wo die Erreger-übertragung kann das fatale Folgen haben.“

Polymer antimikrobielle Eigenschaften stammen aus seiner einzigartigen molekularen Architektur, der zieht Wasser, um eine Sequenz der wiederholungseinheiten, die chemisch modifiziert (oder funktionaler) mit Sulfonsäure-Gruppen.

„Wenn Mikroben in Kontakt kommen, die mit dem polymer, das Wasser auf der Oberfläche der Mikroben interagiert mit den sulfonsäuren Säure-funktionelle Gruppen in das polymer-Schaffung einer sauren Lösung, die schnell tötet die Bakterien“, sagt Reza Ghiladi, ein außerordentlicher professor der Chemie an der NC State und co-entsprechenden Autor des Papiers. „Diese sauren Lösungen, die mehr oder weniger mächtig durch die Steuerung der Anzahl der sulfonsäuren Säure-funktionelle Gruppen in das polymer.“

Die Forscher testeten das polymer gegen sechs Arten von Bakterien, darunter drei Antibiotika-resistenten Stämmen: MRSA, vancomycin-resistente Enterococcus faecium und carbapenem-resistente Acinetobacter baumannii. Wenn 40% oder mehr der relevanten Polymere Einheiten enthalten, Sulfonsäure-Gruppen, die polymer-getötet von 99,9999% jeder Stamm von Bakterien, die innerhalb von fünf Minuten.

Die Forscher testeten auch die polymer-gegen drei Viren: ein analoger virus der Tollwut, ein Stamm von influenza-und eine Belastung der menschlichen adenovirus.

„Das polymer war in der Lage, vollständig zu zerstören die influenza-und Tollwut-analog, innerhalb von fünf Minuten“, sagt Frank Scholle, ein außerordentlicher professor der biologischen Wissenschaften an der NC State und co-Autor des Papiers. „Während das polymer mit niedriger Konzentrationen der Sulfonsäure-Gruppen hatten praktisch keine Wirkung gegen menschliches adenovirus, es zerstören könnte 99.997% des virus bei höheren sulfonsäuren Säure Ebenen.“

Ein Anliegen der Forscher war, dass das polymer antimikrobielle Wirkung könnten nach und nach im Laufe der Zeit verschlechtern, da Sulfonsäure-Gruppen neutralisiert wurden, wenn Sie in Wechselwirkung mit der positiv geladenen Ionen (Kationen) in Wasser. Jedoch fanden Sie, dass das polymer konnte vollständig „aufgeladen“, indem Sie es zu einer Säure-Lösung.

„In Labor-Einstellungen, man könnte dies durch eintauchen des Polymers in einer starken Säure,“ Ghiladi sagt. „Aber in anderen Einstellungen-wie ein Zimmer im Krankenhaus-Sie können einfach sprühen Sie die polymer-Oberfläche mit Essig.“

Dieses „aufladen“ – Prozess funktioniert, weil jedes mal, wenn einer der negativ geladene Sulfonsäure-Gruppen, kombiniert mit einer Kation-Wasser – — was kann passieren, wenn das polymer in Kontakt mit Mikroben — die Sulfonsäure-Gruppe wird elektrisch neutral. Das macht die Säure unwirksam gegen Mikroorganismen. Aber wenn die neutralisierte polymer unterworfen wird, um Säure, die diese funktionellen Gruppen können exchange gebundenen Kationen mit den Protonen von der Säure, so dass die Sulfonsäure-Gruppen wieder aktiv-und bereit zu töten, mikrobielle Erreger.

„Die Arbeit, die wir hier getan haben highlights einen vielversprechenden neuen Ansatz zur Erstellung antimikrobielle Oberflächen für den Einsatz im Kampf gegen Medikamenten-resistenten Erregern — und im Krankenhaus erworbene Infektionen bei bestimmten,“ Ghiladi sagt.

„Funktionale block-Polymere wie dieses sind sehr vielseitig — verwendbar als Wasser-Behandlung-Medien, soft-Aktuatoren, Solarzellen und gas-Trennung-Membranen — und ist umweltfreundlich, da Sie leicht recycelt und wieder verwendet,“ Spontak fügt. „Diese Eigenschaften machen Sie besonders attraktiv für den flächendeckenden Einsatz.

„Und diese Arbeit konzentriert sich nur auf einem polymer-Serie, hergestellt von Kraton Polymers,“ Spontak sagt. „Wir sind sehr begierig zu sehen, wie wir weiter ändern, diese und andere Polymere zu behalten, wie effektiv und schnell wirkende antimikrobielle Eigenschaften, während die Verbesserung der Attribute, wäre attraktiv für andere Anwendungen.“