US team etches bacteria killing nano spikes on stainless steel / Il gruppo statunitense uccide i batteri con nane punte su una superficie di acciaio inossidabile
La superficie modificata sembra uccidere i batteri.
Researchers at the Georgia Institute of Technology in the US have used an electrochemical etching process to create a bacteria killing nanotextured surface on a stainless steel alloy.
The initial goal of the research – which is reported in the journal ACS Biomaterials Science & Engineering – was to create a super-hydrophobic surface on stainless steel, but it soon became clear that creating such a surface would require the use of a chemical coating, which the researchers didn’t want to do. The group decided to explore the use of a nanotextured surface on stainless steel to control bacterial adhesion.
The team experimented with varying levels of voltage and current flow in a standard electrochemical process which they used to roughen the surface of the steel at the nanometre scale.
During laboratory tests the group found that the surface modification killed Gram negative and Gram positive bacteria, testing it on Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Closer examination of the material showed protrusions 20 to 25 nanometres above the surface, and while the specific mechanism by which the material kills bacteria requires further study, the researchers believe tiny spikes and other nano-protrusions created on the surface puncture bacterial membranes to kill the bugs. Because the process appears to rely on a biophysical rather than chemical process, it’s thought that bacteria won’t be able to develop a resistance to it.
Intriguingly, the surface structures don’t appear to have a similar effect on mammalian cells, which are an order of magnitude larger than the bacteria. This suggests that the process could offer a solution to microbial contamination on implantable medical devices and on food processing equipment.
As well as its the anti-bacterial effects, the nano-texturing also appears to improve corrosion resistance.
“This surface treatment has potentially broad-ranging implications because stainless steel is so widely used and so many of the applications could benefit,” said Julie Champion, an associate professor in Georgia Tech’s School of Chemical and Biomolecular Engineering. “A lot of the antimicrobial approaches currently being used add some sort of surface film, which can wear off. Because we are actually modifying the steel itself, that should be a permanent change to the material.”
ITALIANO
I ricercatori del Georgia Institute of Technology negli Stati Uniti hanno utilizzato un processo di incisione elettrochimica per creare una modifica su una superficie su una lega di acciaio inossidabile che uccide i batteri.
L'obiettivo iniziale della ricerca - che è riportato nella rivista ACS Biomaterials Science & Engineering - era di creare una superficie superidrofobica su acciaio inossidabile, ma presto divenne chiaro che la creazione di una tale superficie richiederebbe l'uso di un rivestimento chimico, che i ricercatori non volevano fare. Il gruppo ha deciso di esplorare l'uso di un trattamento speciale su una superficie su acciaio inossidabile per controllare l'adesione batterica.
Il gruppo ha sperimentato diversi livelli di voltaggio e flusso di corrente in un processo elettrochimico standard che hanno utilizzato per irruvidire la superficie dell'acciaio su scala nanometrica.
Durante i test di laboratorio il gruppo ha scoperto che la modifica della superficie ha ucciso batteri Gram-negativi e Gram-positivi, testandola su Escherichia coli e Staphylococcus aureus. Un esame più approfondito del materiale ha mostrato sporgenze da 20 a 25 nanometri sopra la superficie, e mentre il meccanismo specifico con cui il materiale uccide i batteri richiede ulteriori studi, i ricercatori ritengono che piccoli picchi e altre nano-protrusioni create sulle membrane batteriche di superficie li possano uccidere. Poiché il processo sembra basarsi su un processo biofisico piuttosto che chimico, si ritiene che i batteri non saranno in grado di sviluppare una resistenza ad esso.
Curiosamente, le strutture superficiali non sembrano avere un effetto simile sulle cellule dei mammiferi, che sono un ordine di grandezza più grande dei batteri. Ciò suggerisce che il processo potrebbe offrire una soluzione alla contaminazione microbica su dispositivi medici impiantabili e su apparecchiature per il trattamento degli alimenti.
Oltre agli effetti anti-batterici, anche la nano-struttura sembra migliorare la resistenza alla corrosione.
"Questo trattamento superficiale ha implicazioni potenzialmente di ampia portata, perché l'acciaio inossidabile è così ampiamente utilizzato e molte delle applicazioni potrebbero trarne beneficio", ha affermato Julie Champion, professore associato presso la Georgia Tech's School of Chemical and Biomolecular Engineering. "Molti degli approcci antimicrobici attualmente in uso aggiungono una sorta di pellicola superficiale, che può svanire. Poiché stiamo effettivamente modificando l'acciaio stesso, questo dovrebbe essere un cambiamento permanente del materiale."
Da:
https://www.theengineer.co.uk/bacteria-killing-nano-spikes-steel/?cmpid=tenews_4452769&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79
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