Este aço inoxidável modificado pode matar bactérias sem antibióticos ou produtos químicos
Durante o processo eletroquímico do Tripathi, a corrente e um eletrólito ácido gravam estruturas semelhantes a agulhas de tamanho nanométrico na superfície do aço inoxidável. As estruturas são capazes de destruir células bacterianas. Crédito:Pequeno (2024). DOI:10.1002/smll.202311546 Um processo eletroquímico desenvolvido na Georgia Tech poderia oferecer uma nova proteção contra infecções bacterianas sem contribuir para o aumento da resistência aos antibióticos.
A abordagem aproveita as propriedades antibacterianas naturais do cobre e cria estruturas incrivelmente pequenas em forma de agulha na superfície do aço inoxidável para matar bactérias nocivas como E. coli e Staphylococcus. É conveniente e barato, e pode reduzir a necessidade de produtos químicos e antibióticos em hospitais, cozinhas e outros ambientes onde a contaminação superficial pode levar a doenças graves.
Também poderia salvar vidas:um estudo global sobre infecções resistentes aos medicamentos concluiu que estas mataram directamente 1,27 milhões de pessoas em 2019 e contribuíram para quase 5 milhões de outras mortes – tornando estas infecções uma das principais causas de morte em todas as faixas etárias.
Pesquisadores descreveram o cobre-aço inoxidável e sua eficácia em 20 de maio na revista Small .
"Matar bactérias Gram-positivas sem produtos químicos é comparativamente fácil, mas combater bactérias Gram-negativas representa um desafio significativo, devido à sua membrana celular espessa e multicamadas. E se essas bactérias persistirem nas superfícies, elas podem crescer rapidamente", disse Anuja Tripathi, o principal autor do estudo e pós-doutorado na Escola de Engenharia Química e Biomolecular. "Meu objetivo era desenvolver uma superfície bactericida livre de antibióticos, eficaz contra bactérias Gram-negativas e Gram-positivas."
Tripathi e seus colegas – William R. McLain, professora Julie Champion e ex-Ph.D. os estudantes Jaeyoung Park e Thomas Pho - produziram um golpe duplo que supera esses desafios e não ajuda as bactérias a desenvolverem resistência aos medicamentos.
A equipe desenvolveu primeiro um método eletroquímico para gravar a superfície do aço inoxidável, criando estruturas semelhantes a agulhas de tamanho nanométrico na superfície que podem perfurar as membranas celulares das bactérias. Depois, com um segundo processo eletroquímico, os pesquisadores depositaram íons de cobre na superfície do aço.
O cobre interage com as membranas celulares e acaba por comprometê-las.
“O aço inoxidável nanotexturizado pode matar bactérias Gram-negativas e Gram-positivas, mas queríamos aumentar a atividade antibacteriana para superfícies que podem estar altamente contaminadas”, disse Tripathi. "O revestimento de cobre no aço inoxidável nanotexturizado proporcionou-nos uma atividade antibacteriana muito elevada."
a) Fabricação de aço inoxidável nanotexturizado e sua modificação utilizando Cu por técnicas eletroquímicas. b,c) SEM e d,e) AFM, b,d) imagens de aço inoxidável puro e c,e) aço inoxidável nanotexturizado gravado por 30 s a 8 V. Crédito:Small (2024). DOI:10.1002/smll.202311546
Apesar das conhecidas propriedades antibacterianas do cobre, ele não é amplamente utilizado para combater a contaminação de superfícies porque é caro. A abordagem da Tripathi deposita apenas uma fina camada de íons de cobre no aço inoxidável, por isso é econômica sem comprometer a atividade antibacteriana do material.
Juntos, os ataques duplos resultaram em uma redução de 97% da E. coli Gram-negativa e de 99% da bactéria Staphylococcus epidermis Gram-positiva no estudo do grupo.
Tripathi disse que o aço inoxidável pode ser usado em ferramentas comuns em ambientes médicos que são facilmente sujas, como tesouras ou pinças. Ele poderia ser usado em maçanetas de portas, corrimãos de escadas e talvez até mesmo em pias – locais onde o aço inoxidável é frequentemente o material de escolha e as bactérias superficiais são comuns, especialmente em hospitais ou outros ambientes compartilhados.
O processo que ela e seus colegas desenvolveram também pode ser útil no setor de alimentação. Tripathi disse que a abordagem poderia ser facilmente incorporada aos processos industriais existentes, onde diferentes métodos de revestimento eletroquímico já são usados para recipientes de aço inoxidável para armazenamento de alimentos.
Tripathi disse que trabalhos futuros investigarão se o aço inoxidável nanotexturizado revestido de cobre é eficaz contra outros tipos de células prejudiciais à saúde humana. Ela também está interessada em explorar se o aço poderia ser usado em implantes médicos para ajudar a prevenir infecções.
Como se mostrou eficaz contra a problemática E. coli, ela está esperançosa.
"Refletindo sobre um recente surto de E. coli em supermercados em Calgary, Canadá, fiquei particularmente motivado em minha pesquisa, reconhecendo a relevância e o significado urgentes do combate a essas bactérias resilientes nas superfícies", disse Tripathi. "Eles podem ser difíceis de eliminar. Portanto, se conseguirmos eliminar eficazmente a E. coli, temos uma boa chance de erradicar muitas bactérias nas superfícies."
