细菌被新的光活化涂层杀死

 

 
这张照片描绘了在血琼脂平板上生长48小时后的艰难梭菌菌落;放大4.8倍。艰难梭菌(C. difficile)是一种厌氧革兰氏阳性棒，是抗生素相关性腹泻(AAD)的最常见原因。它约占AAD所有发作的15-25%。信用：CDC为阻止疾病的传播，可将其用于覆盖手机屏幕和键盘以及导管和呼吸管的内部，导管和呼吸管是医疗相关感染(HCAI)的主要来源。
最著名的HCAI是由艰难梭菌(C. difficile)，耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)和大肠杆菌(E. coli)引起的。它们通常发生在住院医疗或外科手术治疗期间，或在就诊时出现，并构成严重的健康威胁，这使它们成为NHS应对的重点。
这项发表在《自然通讯》上的研究首次显示了一种光活化抗菌涂层，可以成功杀死低强度环境光(300勒克斯)下的细菌，例如病房和候诊室中的细菌。以前，类似的涂料需要像手术室那样使用强光(3,000 Lux)才能激活其杀灭特性。
这种新型的杀菌涂层是由经过化学修饰的微小簇簇嵌入具有结晶紫的聚合物中制成的，结晶紫是一种具有抗菌和抗真菌特性的染料。
第一作者Gi Byoung Hwang博士(UCL化学公司)说：“结晶紫之类的染料很有希望杀死细菌并保持表面无菌，因为它们被广泛用于消毒伤口。当暴露于强光下时，它们会产生活性氧这些物种反过来会通过破坏其保护膜和DNA杀死细菌。当它们与诸如银，金和氧化锌等金属配对时，这种细菌会被放大。”
“其他涂层可以有效地杀死细菌，但是只有在暴露于对人身危险的紫外线或非常不实用的强光源下之后，细菌才能有效地杀死细菌。我们很惊讶地看到我们的涂层在杀死两个S上都有效。 “金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在环境光下，使其有望在各种医疗环境中使用。” UCL数学与物理科学系主任兼院长Ivan Parkin教授(UCL化学)补充道。
化学家，化学工程师和微生物学家团队使用可扩展的方法创建了杀菌涂层，并测试了在不同光照条件下对照涂层对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀灭效果。
样品表面用杀菌涂层或对照涂层处理，然后每毫升金黄色葡萄球菌和大肠杆菌接种100,000个菌落形成单位(CFU)。在200-429勒克斯之间的暗光和白光条件下研究了细菌的生长。
他们发现，在环境光下，仅聚合物中的结晶紫对照涂层不会杀死任何一种细菌。但是，在相同的照明条件下，杀菌涂层导致六个小时后金黄色葡萄球菌的生长减少了3.3 log，而24小时后大肠杆菌的生长减少了2.8 log。
“与金黄色葡萄球菌相比，大肠杆菌对杀菌涂层的抵抗力更高，因为它需要更长的时间才能显着减少表面上的活菌数量。这大概是因为大肠杆菌的细胞壁具有双膜结构而金黄色葡萄球菌只有单一的膜屏障。”研究合著者伊莱曼·艾伦博士(加州大学伊斯特曼牙科学院)解释说。
研究小组意外地发现，该涂层通过产生过氧化氢来杀死细菌，该过氧化氢是一种用于隐形眼镜清洁剂溶液的相对温和的试剂。它通过化学攻击细胞膜起作用，因此需要更长的时间才能对具有更多保护层的细菌起作用。
“我们涂层中的金簇是通过光和湿气的作用产生过氧化氢的关键。鉴于簇中仅含25个金原子，与类似的涂层相比，这种贵金属几乎不需要，这使我们的涂层更具吸引力广泛使用，”资深作者Asterios Gavriilidis教授(UCL化学工程)说道。