Investigadors de l’ETSEQ participen en la creació de noves nanoestructures antibacterianes

Dimarts, 3 de desembre de 2013

L’equip liderat per l’australiana Elena P. Ivanova ha basat aquest nou avenç en les ales de la libèl·lula

Un estudi publicat a Nature Communications obre les portes a crear nous nanomaterials antibacterians. L'investigador ICREA de la URV Vladimir Baulin és un dels signants de l'article científic. El treball compara els efectes letals que les ales de la libèl·lula exerceixen sobre determinats bacteris amb els que pot provocar el silici negre desenvolupat sintèticament.

L'equip d'investigadors, liderats per Elena P. Ivanova (Swinburne University of Technology de Hawtorn, Austràlia), havia aconseguit generar una nova classe de materials capaços d'imitar els efectes antibacterians de les ales de la cigala. L'efecte bactericida es va trobar que era una funció de la nanoarquitectura de la superfície de l'ala. Superfícies com les ales dels insectes representen una gran oportunitat per desenvolupar una àmplia gamma de materials antibacterians per a aplicacions industrials i biomèdiques.

Ara, aquest nou estudi publicat a la revista Nature Communications avalua el potencial bactericida de les ales de libèl·lula Diplacodes bipunctata. També s'ha comparat amb els efectes del silici negre, una nanoestructura que es fabrica utilitzant una tècnica de gravat amb ions reactius sobre una làmina de silici tractada amb un compost de sofre; es tracta d'un procés simple i ràpid, i compatible amb la producció a gran escala.

Els resultats de la recerca mostren que tant les ales de libèl·lula com les superfícies de silici negre són letals per als bacteris que s'han estudiat, malgrat les diferències en la química de la superfície i la capacitat d'humectació. Les ales de l'insecte i les superfícies de silici negre han estat letals per als bacteris Pseudomonas aeruginosa i Staphylococcus aureus, així com per a les cèl·lules bacterianes del Bacillus subtilis. Les dues superfícies han estat també eficaces contra les espores del bacteri Bacillus subtilis, molt resistents a la majoria de formes d'esterilització.

L'eficiència bactericida de les dues superfícies -de les ales i del silici- ha estat molt similar en la majoria dels casos. Cada centímetre quadrat de les dues superfícies poden matar més de 100.000 cèl·lules bacterianes per minut. Però, en canvi, el silici negre és gairebé dues vegades més eficaç que les ales de libèl·lula matant les cèl·lules del Pseudomonas aeruginosa.

Superfícies més eficients

El grup de recerca del doctor Vladimir Baulin (Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Química, URV) modelitza el procés de ruptura de les membranes provocat per les estructures nanomètriques trobades a les ales de la libèl·lula i reproduïdes en el material fabricat, el silici negre.

El mecanisme antibacterià descobert en aquesta recerca és diferent al que exerceixen les ales de les cigales, ja que les estructures de les libèl·lules (com les del silici negre) són fines i agudes, i poden apunyalar bacteris de tipus diferents: grampositius i gramnegatius. En conseqüència, les ales de la cigala no són tan eficients com el silici negre, mentre que aquest nou material modelitzat supera en eficàcia el disseny de la natura i pot matar els bacteris i, a més, les espores bacterianes.

Els resultats posen de manifest, doncs, que les ales d'aquesta espècie són superfícies bactericides molt eficaces. També fan palès que, a través d'una tècnica de gravat iònic simple, es poden produir nanomaterials antibacterians de silici negre, basats en estructures similars a les de les ales de les libèl·lules. El treball obre noves perspectives per desenvolupar una nova generació de nanomaterials antibacterians.