Nanoteknologi baru menghancurkan bakteri dan sel jamur sambil membiarkan sel manusia tidak terluka

Sel jamur (hijau) yang berinteraksi dengan lapisan nanotin fosfor hitam (merah). Gambar itu diperbesar 25.000 kali. Kredit: Universitas RMIT

Lapisan antimikroba nanotinik dapat mencegah dan mengobati infeksi yang mengancam jiwa.

Para peneliti telah mengembangkan lapisan baru yang merusak dari superbus yang dapat digunakan dalam pembalut dan implan untuk mencegah dan mengobati infeksi jamur dan bakteri yang berpotensi mematikan.

Bahan tersebut adalah salah satu lapisan antimikroba tertipis yang dikembangkan hingga saat ini dan efektif melawan berbagai bakteri yang resistan terhadap obat dan sel jamur, sehingga sel manusia tidak terluka.

Resistensi antibiotik adalah ancaman kesehatan global yang utama, menyebabkan sedikitnya 700.000 kematian setahun. Tanpa pengembangan terapi antibakteri baru, jumlah kematian dapat meningkat menjadi 10 juta orang per tahun pada tahun 2050, yang setara dengan US $ 100 triliun dalam biaya perawatan kesehatan.

Lapisan antimikroba nanotin MRSA

MRSA yang resistan terhadap obat sebelum dan sesudah terpapar lapisan nano. Kredit: Universitas RMIT

Meskipun beban kesehatan akibat infeksi jamur kurang dikenali, sekitar 1,5 juta orang tewas di seluruh dunia setiap tahun dan jumlah kematian terus meningkat. Ancaman yang muncul untuk pasien COVID-19 yang dirawat di rumah sakit, misalnya, adalah jamur yang umum, Aspergillus, yang dapat menyebabkan infeksi sekunder yang fatal.

Lapisan baru tim yang dipimpin oleh RMIT didasarkan pada material 2D ultra-tipis yang hingga saat ini banyak diminati oleh elektronik generasi berikutnya.

Studi tentang fosfor hitam (TA) telah menunjukkan bahwa ia memiliki beberapa sifat antibakteri dan antijamur, tetapi bahan tersebut tidak pernah diuji secara metodis untuk penggunaan klinis yang potensial.

Penelitian baru, diterbitkan dalam jurnal American Chemical Society Bahan dan antarmuka terapan, mengungkapkan bahwa TA efektif dalam membunuh mikroba ketika disebarkan dalam lapisan nanotin pada permukaan seperti titanium dan kapas, yang digunakan untuk membuat implan dan pembalut.

Fosfor Jamur Hitam Candida auris

Jamur Candida auris sebelum terpapar lapisan ultra halus fosfor hitam (kiri) dan setelahnya (kanan). Kredit: Universitas RMIT

Peneliti bersama, Dr. Aaron Elbourne mengatakan menemukan bahan yang dapat mencegah infeksi dari bakteri dan jamur adalah terobosan besar.

“Patogen ini bertanggung jawab atas beban kesehatan yang sangat besar, dan karena resistensi obat terus meningkat, kemampuan kita untuk mengobati infeksi ini menjadi semakin sulit,” kata Elbourne, seorang rekan postdoctoral di Fakultas Sains RMIT.

“Kami membutuhkan senjata pintar baru untuk perang melawan pahlawan super, yang tidak berkontribusi pada masalah resistensi antimikroba.

“Lapisan nanotin kami adalah anti-insektisida yang bekerja dengan menghancurkan bakteri dan sel jamur, sesuatu yang sulit diadaptasi oleh mikroba. Butuh jutaan tahun bagi pertahanan baru untuk berkembang secara alami menjadi serangan fisik yang mematikan.

“Meskipun kami membutuhkan lebih banyak penelitian untuk dapat menerapkan teknologi ini dalam pengaturan klinis, ini adalah arah baru yang menarik dalam menemukan cara yang lebih efektif untuk mengatasi tantangan kesehatan yang serius ini.”

Lapisan antimikroba Nanothin E coli

Bakteri E.coli sebelum terpapar lapisan antimikroba nanotinik (kiri) dan setelah (kanan). Kredit: Universitas RMIT

Associate Professor Sumeet Walia, salah satu peneliti terkemuka di RMIT’s School of Engineering, sebelumnya telah memimpin penelitian inovatif menggunakan BP untuk teknologi kecerdasan buatan dan elektronik yang meniru otak.

“BP terurai dengan adanya oksigen, yang biasanya merupakan masalah besar bagi elektronik dan sesuatu yang harus kami atasi dengan rekayasa presisi yang cermat untuk mengembangkan teknologi kami,” kata Walia.

“Tapi ternyata bahan yang mudah terdegradasi dengan oksigen mungkin ideal untuk membunuh mikroba: itulah yang dicari oleh para ilmuwan yang bekerja pada teknologi antimikroba.

“Jadi masalah kami adalah solusi mereka.”

Cara Kerja Pembunuh Serangga Nanotinal

Saat TA terurai, permukaan sel bakteri dan jamur teroksidasi. Proses ini, yang dikenal sebagai oksidasi sel, pada akhirnya bekerja untuk memisahkannya.

Dalam studi baru, penulis utama dan peneliti doktoral Zo Shaw menguji keefektifan lapisan nanotin TA terhadap lima strain bakteri umum, termasuk E. coli dan MRSA yang resistan terhadap obat, serta lima jenis jamur, termasuk Candida auris.

Hanya dalam dua jam, hingga 99% sel bakteri dan jamur dihancurkan.

Aaron Elbourne, Zo Shaw dan Sumeet Walia

Dr. Aaron Elbourne, Ph.D. peneliti Zo Shaw dan profesor Sumeet Walia. Kredit: Universitas RMIT

Penting untuk dicatat bahwa BP juga mulai menurun dengan sendirinya saat ini dan hancur sepenuhnya dalam waktu 24 jam, sebuah fitur penting yang menunjukkan bahwa materi tidak akan menumpuk di dalam tubuh.

Studi laboratorium mengidentifikasi tingkat BP optimal yang memiliki efek antimikroba yang mematikan, membuat sel manusia sehat dan utuh.

Para peneliti sekarang mulai bereksperimen dengan berbagai formulasi untuk menguji kemanjuran pada berbagai permukaan yang relevan dengan kedokteran.

Tim tersebut bersedia bekerja sama dengan mitra industri potensial untuk mengembangkan lebih lanjut teknologi yang telah diajukan permohonan paten sementara.

Referensi: ZL Shaw, Sruthi Kuriakose, Samuel Cheeseman, Edwin LH Mayes, Alishiya Murali, Zay Yar Oo, Taimur Ahmed, Nhiem Tran, Kylie Boyce, James Chapman, Christopher F. McConville, Russell J. Crawford, Patrick D. Taylor, Andrew J.Christofferson, Vi Khanh Truong, Michelle JS Spencer, Aaron Elbourne dan Sumeet Walia, 12 April 2021, Bahan dan antarmuka terapan.
DOI: 10.1021 / acsami.1c01739

Tim peneliti RMIT juga termasuk: Sruthi Kuriakose dan Dr. Taimur Ahmed (Teknik); Samuel Cheeseman, Dr. James Chapman, Dr. Nhiem Tran, Profesor Russell Crawford, Dr. Vi Khanh Truong, Patrick Taylor, Dr. Andrew Christofferson, Profesor Michelle Spencer, dan Dr. Kylie Boyce (sains); dan Dr. Edwin Mayes (Instalasi Mikroskopi dan Analisis Mikro RMIT).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Alat-alat baru dibutuhkan untuk mencegah pandemi penyakit tanaman

Mengamati penyakit tanaman dapat mengungkapkan keamanan pangan. Penyakit tanaman tidak berhenti di perbatasan negara, dan kilometer lautan juga tidak mencegah penyebarannya. Itulah mengapa pengawasan...

Ilmuwan Menjelajahi Tesla Roads Jangan Ambil – Dan Temukan Kekuatan Baru Berguna dalam Penemuan Centennial

Foto eksposur ganda Nikola Tesla pada bulan Desember 1899 duduk di laboratoriumnya di Colorado Springs di sebelah kaca pembesar generator tegangan tinggi sementara mesin...

Untuk Mempercepat Akses, Mikroskopi yang Sangat Dapat Diputar Meninggalkan “Di Bawah Kisi”

Contoh desain ubin yang digunakan pada ulat percobaan C. elegans. Mesin non-grid memberi model fleksibilitas sementara untuk dengan cepat memasuki lingkungan yang menyenangkan....

Lingkar Kuno Munculnya Tektonik Lempeng Data 3,6 Miliar Tahun Lalu – Peristiwa Penting untuk Memperkaya Kehidupan Bumi

Zirkonia yang dipelajari oleh tim peneliti, difoto menggunakan katodoluminesensi, memungkinkan tim untuk melihat bagian dalam kristal menggunakan mikroskop elektron khusus. Lingkar zirkon adalah...

Bisakah kita mengurangi kecanduan opioid? [Video]

Pada 2017, jutaan orang di seluruh dunia kecanduan opioid dan 115.000 meninggal karena overdosis. Opioid adalah obat penghilang rasa sakit paling manjur yang kita miliki,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.