Універсальний новий пінопласт, розроблений дослідниками з Університету Джорджії, може значно зменшити кількість інфекцій, пов’язаних із медичною допомогою, спричинених імплантованими медичними пристроями, або значно покращити зусилля з очищення після екологічних катастроф, таких як розливи нафти.
Це дослідження під назвою «Супергідрофобні та провідні піни з властивостями проти обростання та водовідділення» було опубліковано в січневому випуску ACS Applied Materials & Interfaces.
Подібно губчастому швейцарському ножу, пориста тривимірна піна є водовідштовхувальною, тобто протистоїть крові, мікробам і білкам, а також демонструє антимікробні властивості та властивості відокремлення масла від води. Його універсальність, функціональність і відносно недорогі витрати на виробництво можуть зробити його цінним ресурсом як для майбутніх клініцистів, так і для фахівців з відновлення навколишнього середовища.
«Створення багатофункціональної та універсальної поверхні є надзвичайно складним завданням», — сказав Хітеш Ханда, доцент Школи хімічної, матеріалознавчої та біомедичної інженерії UGA. «Ви можете знайти поверхню, яка є лише антимікробною, або ви можете знайти таку, яка може лише перешкоджати згортанню крові. Можливість виготовляти матеріали, які є протизгортаючими, антимікробними та протиобростаючими, є значним покращенням поточних стандартів».
Матеріал являє собою грубу піну з парою доданих наповнювачів: гідрофобними електропровідними нанопластинками графену та гідрофобними бактерицидними мікрочастинками міді. На додаток до відштовхування води, їх включення створило грубу поверхню, яка сприяла високій здатності до адсорбції олії, а мідь, відомий токсин для бактеріальних клітин, додала антимікробні властивості самій поверхні.грати
Дослідження його ефективності дали позитивні результати.
Використовуючи кишкову паличку як тестову бактерію, дослідники виявили, що цей матеріал призвів до зменшення кількості бактерій на 99,9% порівняно з простим полімером. Хоча це не означає, що всі бактерії були видалені з розчину, це значне покращення, яке, на думку Ханди, могло б покращити результати здоров’я для багатьох із понад 500 000 пацієнтів, які щороку переносять медичні інфекції через медичні імплантати.
«Поточні медичні прилади схильні до забруднення», — сказав Ханда. «Коли ви вставляєте будь-який медичний пристрій у тіло, білки — це перше, що прилипає до поверхні, і вони діють як клей, який дозволяє крові чи бактеріям прилипати. Тож, якщо ми зможемо зупинити адсорбцію білка, половина успіху виграв».
Так само серія випробувань продемонструвала високу здатність матеріалу відокремлювати воду та інші забруднюючі речовини на основі нафти. Помістивши тривимірну губку, виготовлену з цієї поверхні, у різноманітні водні суміші — хлороформ, соляну кислоту та інші органічні частинки — дослідники змогли продемонструвати її здатність поглинати та видаляти з води органічні забруднювачі, а також вбивати бактерії у воді. себе.
У великому масштабі матеріал може виявитися впливовим для очищення навколишнього середовища від розливів нафти або інших подібних сценаріїв.
Ця ідея базується на явищі під назвою «ефект лотоса», яке стосується властивостей самоочищення, які є результатом ультрагідрофобності, яку демонструє квітка лотоса. Це довгий час була моделлю для виготовлення супергідрофобних поверхонь, які довели свою ефективність в очищенні, запобіганні запотіванню та утворенню нальоту. Однак минулі стратегії проєктування зазнали невдачі через брак функціональності та масштабованості.
«Універсальність є ключовою тут», — сказав Марк Гаррен, співавтор статті та докторант лабораторії Ханди. «Багатофункціональні властивості – це те, що надихнуло це, а потім розвинути це та продемонструвати всі його можливості».
У майбутньому головна мета дослідників — застосувати поверхню до медичних пристроїв і продемонструвати її ефективність перед тим, як перейти до випробувань на тваринах, а не на людях, і, зрештою, до випробувань на людях. З огляду на менш суворі стандарти безпеки, поверхня може бути легшою для використання у випадках очищення навколишнього середовища.