La humectabilidad de la superficie afecta la capacidad antibacteriana de Nanopillar

La humectabilidad de la superficie afecta la capacidad antibacteriana de Nanopillar


Las superficies con nanopilares han atraído una atención considerable debido a su capacidad para exhibir actividad antibacteriana sin necesidad de productos químicos antimicrobianos. A pesar de la extensa investigación sobre nanopilares antibacterianos, su efecto sobre la hidrofobicidad en la actividad bactericida sigue sin estar claro.

La humectabilidad de la superficie se considera influyente en Nanopillar

Estudio: La humectabilidad de la superficie es una característica clave de la actividad mecanobactericida de los nanopilares. Crédito: Kateryna Kon/Shutterstock.com

En un artículo reciente en la revista Interfaces y materiales aplicados de ACSlos investigadores desarrollaron nanopilares de silicio (Si) con diferentes hidrofobias, desde superhidrofílicas hasta superhidrofóbicas, e investigaron su eficacia mecanobactericida contra Pseudomonas aeruginosa

Acción mecanobactericida

Se ha dirigido un esfuerzo continuo y significativo para abordar los problemas asociados con la contaminación bacteriana en las superficies antibacterianas. Estos acabados se han fabricado de forma convencional incorporando productos químicos antibacterianos a la estructura del material. Sin embargo, debido a un aumento significativo de la resistencia bacteriana a los productos químicos, se ha producido un cambio hacia el desarrollo de tecnologías basadas en la topografía de la superficie. Para este propósito, las superficies mecanobactericidas compuestas de nanopilares de alta relación de aspecto pueden deformar las células bacterianas adheridas a la superficie.

Originalmente se asumió que el efecto mecanobactericida es inducido por fuerzas de adhesión entre nanopilares y bacterias. Posteriormente, también se propusieron otros mecanismos basados ​​en energía mecánica almacenada, movilidad y especies reactivas de oxígeno (ROS) en nanopilares. Estudios anteriores demostraron el papel fundamental de las fuerzas externas en los mecanobactericidas basados ​​en nanopilares.

Los investigadores observaron esta presentación Pseudomonas aeruginosa a nanopilares con superhidrofilia en condiciones húmedas dio como resultado una actividad mecanobactericida insignificante. Además, el efecto bactericida se observó después de la evaporación del agua o debido a las burbujas atrapadas en las nanocolumnas. Por otro lado, el papel de la hidrofobicidad de la superficie frente a la actividad mecanobactericida permanece prácticamente inexplorado.

Actividad mecanobactericida de los nanopilares

En el presente estudio, los investigadores investigaron la influencia de la hidrofobicidad de la superficie en el efecto mecanobactericida. La hidrofobicidad de los sustratos de nanopilares de Si se ha variado sistemáticamente como materiales mecanobactericidas denominados NanoSi.

La conjugación de nanopilares superhidrofílicos grabados con silicio con 1H,1H,2H,2H-perfluorooctiltriclorosilano (PFTS) fue seguida de oxidación durante un período controlado y dio como resultado diferentes niveles de hidrofobicidad. Los sustratos producidos de esta manera fueron probados contra este Pseudomonas aeruginosay los resultados mostraron que los sustratos exhibían propiedades mecanobactericidas insignificantes en condiciones de inmersión total.

Inmediatamente después de la evaporación del agua, solo los sustratos hidrofílicos pudieron mostrar actividad antibacteriana, mientras que los sustratos hidrofóbicos mostraron poblaciones celulares intactas. Al analizar la influencia de las fuerzas capilares, los resultados mostraron que la capilaridad era crucial para el efecto mecanobactericida.

resultados del estudio

La topografía de NanoSi presenta nanopilares afilados distribuidos aleatoriamente. El NanoSi producido de esta manera tiene un ángulo de contacto estático con el agua de menos de 6 grados. Después de tratar el sustrato con PFTS, el ángulo de contacto con el agua del sustrato aumentó a 156 grados. Por lo tanto, la baja energía superficial de PFTS combinada con el efecto de mejora de la superficie del nanopilar cambió drásticamente la humectabilidad de NanoSi.

El NanoSi recubierto con PFTS mostró una alta repelencia al agua debido a su súper hidrofobicidad y bajo ángulo de deslizamiento. El tratamiento del NanoSi recubierto con PFTS en una cámara de ozono ultravioleta dio como resultado una superficie hidrofóbica media que exhibió ángulos de contacto con el agua de 48, 90 y 123 grados. El tratamiento de obleas de Si recubiertas con PFTS con topografía plana en la cámara de ozono ultravioleta dio como resultado superficies con ángulos de contacto con el agua de 90 y 48.

El análisis de espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) reveló que el NanoSi-6 superhidrofílico estaba compuesto de Si y oxígeno (O), y el NanoSi-156 superhidrofóbico contenía una pequeña cantidad de O y una gran cantidad de iones de fluoruro anclados a las cadenas de carbono, lo que proporcionó una excelente unión superficial para moléculas PFTS.

Con la disminución de la hidrofobicidad, las concentraciones de fluoruro y carbono también tienden a disminuir, mientras que la concentración de O aumenta, lo que indica la degradación de las moléculas orgánicas superficiales. Estas observaciones también implican que la química de la superficie cambia constantemente con la hidrofobicidad.

Aunque los estudios de microscopía electrónica de barrido explican la conexión entre la hidrofobicidad de la superficie y el daño morfológico bacteriano resultante, el efecto bactericida no se evalúa cuantitativamente. Para este propósito, la microscopía de escaneo láser confocal puede analizar la intensidad de la señal de fluorescencia de la proteína verde fluorescente (GFP) marcada Pseudomonas aeruginosa.

Los resultados mostraron que el daño a la membrana bacteriana provocó una fuga de GFP y, por lo tanto, una pérdida significativa de la señal de fluorescencia, que es un marcador sólido para evaluar la viabilidad bacteriana. Esta técnica puede superar los problemas asociados con las técnicas tradicionales de cuantificación, como el recuento de colonias. En los experimentos de vaporización, las bacterias están secas y la adición de solución de tinción rehidrata la célula e induce artefactos.

Conclusión

En resumen, los investigadores investigaron el papel de la hidrofobicidad en las propiedades antibacterianas del sustrato de nanopilar de silicio texturizado mediante el examen de la actividad mecanobactericida en diferentes hidrofobicidad de superficie. A pesar de los cambios en la hidrofobicidad, no se observaron cambios morfológicos ni reducción en la viabilidad bacteriana en condiciones húmedas, lo que sugiere que los sustratos no pueden proporcionar poderes bactericidas inherentes.

Por otro lado, al introducir fuerza capilar debido a la evaporación del agua, se observó daño morfológico consistente con la hidrofobicidad. Las superficies con superhidrofilia tuvieron la mayor eficiencia de eliminación, mientras que a medida que aumentaba la hidrofobicidad, se perdía la actividad bactericida del sustrato.

Relación

Amin Valiei, Nicholas Lin, Geoffrey McKay, Dao Nguyen, Christopher Moraes, Reghan J. Hill y Nathalie Tufenkji. (2022) La humectabilidad de la superficie es una característica clave de la actividad mecanobactericida de los nanopilares. Interfaces y materiales aplicados de ACS. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c03258

Descargo de responsabilidad: Las opiniones expresadas aquí son las del autor, expresadas en su propia capacidad y no representan necesariamente las opiniones de AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, el propietario y operador de este sitio. Este descargo de responsabilidad forma parte de las condiciones de uso de este sitio web.

Related post

El agua no puede tocar esta superficie pulida y empolvada (con video)

El agua no puede tocar esta superficie pulida y…

06.08.2022 (Noticias de Nanowerk) ¿Quieres una superficie que no se moje? Toma un poco de papel de lija. Investigadores de la…
SQL Server y la capacidad Cast para empresas basadas en datos

SQL Server y la capacidad Cast para empresas basadas…

Cada vez más empresas confían en la tecnología de big data para aumentar la productividad y abordar algunos de sus desafíos…
Comprensión de un defecto crítico que afecta a las obleas de silicio en muchas células solares

Comprensión de un defecto crítico que afecta a las…

03/08/2022 (Noticias de Nanowerk) Un equipo de investigación de energía solar fotovoltaica de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW)…

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.