Filmes microbianos rígidos geralmente revestem dispositivos médicos, utensílios domésticos e infraestrutura, como o interior de canos de abastecimento de água, e pode levar a infecções perigosas. Os pesquisadores desenvolveram um sistema que aproveita o poder das bolhas para impulsionar partículas minúsculas através das superfícies desses filmes resistentes e desferir um golpe mortal anti-séptico nos micróbios que vivem em seu interior.

Biofilmes são colônias viscosas de micróbios mantidos juntos por andaimes internos, agarrando-se a qualquer coisa que tocam. Cerca de 80 por cento de todas as infecções médicas se originam de biofilmes que invadem o funcionamento interno de dispositivos hospitalares e implantes dentro dos pacientes. A erradicação é difícil porque desinfetantes e antibióticos tradicionais não conseguem penetrar efetivamente na superfície resistente de um biofilme, disseram os pesquisadores.

No jornal Materiais Aplicados e Interfaces , uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign descreve como eles usaram diatomáceas - minúsculos esqueletos de algas - carregados com um produto químico gerador de oxigênio para destruir micróbios.

"A maioria de nós fica com essas manchas pretas ou amarelas nos chuveiros de casa, "disse o co-autor Hyunjoon Kong, professor de engenharia química e biomolecular e afiliado do Carle Illinois College of Medicine. "Essas manchas são biofilmes e a maioria de nós sabe que é preciso muita energia para removê-las. Imagine tentar fazer isso dentro do espaço confinado do tubo de um dispositivo médico ou implante. Seria muito difícil."

Olhando para a natureza e a mecânica básica em busca de uma solução, os pesquisadores desenvolveram um sistema que usa diatomáceas naturalmente abundantes junto com peróxido de hidrogênio e minúsculas folhas geradoras de oxigênio do composto óxido de manganês.

"Poderíamos ter fabricado uma partícula usando impressoras 3-D, mas felizmente a natureza já nos forneceu uma opção barata e abundante em diatomáceas, "disse o co-autor e pesquisador de pós-doutorado Yongbeom Seo." As espécies de diatomáceas que selecionamos são ocas, altamente poroso e em forma de bastão, fornecendo uma grande área de superfície para as bolhas se formarem e um canal para as bolhas escaparem. "

A reação química entre as nanofolhas de peróxido de hidrogênio e de óxido de manganês ocorre dentro do espaço vazio dentro da diatomácea. O resultado é um florescimento de microbolhas que fluem através do pequeno canal, impulsionar as diatomáceas rígidas para frente com força suficiente para quebrar a superfície e a estrutura interna dos biofilmes, disseram os pesquisadores.

"Nós dopamos as partículas com nanofolhas de óxido de manganês, em seguida, misture-os com peróxido de hidrogênio e aplique na superfície do biofilme, "Disse Kong." Assim que as diatomáceas penetram na estrutura interna do biofilme, eles continuam a expelir bolhas e facilitam a entrada de peróxido de hidrogênio, que é um desinfetante eficaz contra bactérias e fungos. "

Os pesquisadores acreditam que seu sucesso é resultado de uma decisão de focar nos aspectos mecânicos da destruição do biofilme, não os aspectos químicos de simplesmente matar micróbios.

“Chegamos a uma solução mecanicista para este problema e as possibilidades desta tecnologia são infinitas, "disse o co-autor Simon Rogers, professor de engenharia química e biomolecular. "Estamos discutindo nossa pesquisa com médicos que têm muitas idéias interessantes de como usar este sistema que nem sequer pensamos originalmente, como a remoção da placa dentária. "