Cận cảnh bề mặt tựa mê cung của vật liệu mới qua kính hiển vi. Nguồn: Jackson Leigh Smith và cộng sự, Vật liệu sinh học, 2021.
Đồng nổi tiếng với khả năng tiêu diệt vi khuẩn mà nó tiếp xúc - kim loại này giải phóng các ion độc hại đối với tế bào vi khuẩn, xuyên thủng màng ngoài của chúng. Tuy nhiên, quá trình này thường mất vài giờ.
Mới đây nhất, các nhà khoa học vừa phát triển một bề mặt đồng mới có khả năng giết chết vi khuẩn độc hại chỉ trong 2 phút - nhanh gấp 120 lần so với đồng bình thường. Tất nhiên, thời gian vi khuẩn bám quanh càng ít thì các bề mặt như tay nắm cửa và mặt bàn sẽ càng an toàn.
Các nhà khoa học đứng sau dự án phát triển bề mặt đồng mới đã thử nghiệm nó chống lại vi khuẩn tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus), nguyên nhân gây ra nhiều loại bệnh nhiễm trùng và là một trong năm nguyên nhân phổ biến nhất gây ra nhiễm trùng tại các bệnh viện.
Kỹ sư vật liệu Ma Qian từ Viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne (RMIT) ở Úc cho biết: "Một bề mặt đồng tiêu chuẩn sẽ tiêu diệt khoảng 97% tụ cầu vàng trong vòng 4 giờ. Thật đáng kinh ngạc, khi chúng tôi đặt vi khuẩn tụ cầu vàng trên bề mặt đồng mới được thiết kế đặc biệt của mình, nó đã phá hủy hơn 99,99% tế bào chỉ trong 2 phút. Cấu trúc đồng của chúng tôi đã cho thấy bản thân nó rất mạnh đối với một vật liệu thông thường như vậy."
CƠ CHẾ TIÊU DIỆT 'ÁC KHUẨN' ĐẶC BIỆT
Điều quan trọng đối với khả năng tiêu diệt vi khuẩn của vật liệu đồng mới là tính chất xốp của nó, làm tăng đáng kể diện tích bề mặt so với đồng mịn. Điều đó có nghĩa là nhiều tế bào vi khuẩn có thể bị tấn công cùng một lúc khi chúng tiếp xúc.
Để làm cho đồng này càng xốp càng tốt, nhóm nghiên cứu đã sản xuất một hợp kim gồm các nguyên tử đồng và mangan, trước khi áp dụng một kỹ thuật "xử lý" rẻ tiền và có thể mở rộng để loại bỏ các nguyên tử mangan. Nhờ đó đã để lại một bề mặt đồng giống như mê cung với đầy những lỗ rất nhỏ để vi khuẩn mắc kẹt bên trong - và nó thực sự khiến các tế bào vi khuẩn khó hình thành hơn ngay từ đầu.
Không cần loại thuốc đặc biệt hoặc phương pháp điều trị nào khác để vật liệu đồng hoạt động và khi nước chạm vào bề mặt, nó sẽ tạo thành một lớp màng mỏng chứ không phải dạng giọt. Điều đó một lần nữa cải thiện hiệu quả của các ion đồng trong việc quét sạch vi khuẩn.
Chú thích ảnh: a: Tế bào vi khuẩn tụ cầu vàng sau 2 phút - b: thép không gỉ được đánh bóng - c: Đồng được đánh bóng - d: Bề mặt đồng micro-nano của nhóm các nhà nghiên cứu. Nguồn: Jackson Leigh Smith và cộng sự, Vật liệu sinh học, 2021.
Nhà nghiên cứu RMIT Jackson Leigh Smith cho biết: "Những tác động kết hợp này không chỉ gây ra sự suy thoái cấu trúc của tế bào vi khuẩn, khiến chúng dễ bị tổn thương hơn trước các ion đồng độc hại, mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc hấp thụ các ion đồng vào tế bào vi khuẩn. Đó là sự kết hợp của các hiệu ứng dẫn đến việc loại bỏ vi khuẩn nhanh hơn rất nhiều."
Lấy ví dụ về một cái tay cầm trên cửa, nếu vi khuẩn có thể bị tiêu diệt trong 2 phút chứ không phải 4 giờ, thì số người sẽ chạm vào tay nắm trong thời gian đó sẽ ít hơn rất nhiều. Vật liệu đồng mới này hi vọng sẽ sớm được áp dụng ở trường học, bệnh viện, nhà riêng và các phương tiện giao thông công cộng... để giảm vi khuẩn gây hại.
Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm hiểu xem bề mặt hợp kim đồng này có thể chống lại SARS-CoV-2, virrus gây ra đại dịch Covid-19 hiệu quả như thế nào.
Hơn nữa, hợp kim đồng có thể giúp chống lại siêu vi khuẩn (như tụ cầu vàng) đã phát triển khả năng kháng thuốc kháng sinh - khi vi khuẩn xây dựng các biện pháp bảo vệ chống lại thuốc của chúng ta.
Nhà khoa học nghiên cứu Daniel Liang của CSIRO cho biết: "Nhiễm trùng kháng thuốc đang gia tăng và với số lượng kháng sinh mới được đưa ra thị trường còn hạn chế, việc phát triển các vật liệu kháng vi khuẩn có thể sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp giải quyết vấn đề này".
Nghiên cứu đã được công bố trên Biomaterials.
Bài viết sử dụng nguồn: Sciencealert
