Ứng dụng công nghệ nano mới chống vi khuẩn bám dính trên bề mặt

Bề mặt xốp nano alumin sinh lực đẩy các tế bào E. coli.

Cũng giống như việc phát minh ra chảo chống dính mang lại lợi ích trong nấu ăn, một dạng bề mặt cấu trúc nano mới chống vi khuẩn bám dính mang nhiều triển vọng cho các ứng dụng trong chế biến thực phẩm, thuốc men và thậm chí là cả ngành hàng hải.

Công nghệ do các nhà nghiên cứu của Đại học Cornell và Học viện Bách khoa Rensselaer phát triển sử dụng một quy trình điện hóa mang tên ôxy hóa anot (anodization) để tạo ra các lỗ xốp kích thước nano có khả năng làm thay đổi điện tích và năng lượng bề mặt của mặt ngoài kim loại, qua đó tạo nên một lực đẩy đối với các tế bào vi khuẩn, ngăn ngừa sự bám dính và hình thành màng sinh học. Các lỗ xốp này có kích thước rất nhỏ chỉ bằng 15 nanomet, trong khi một tờ giấy có độ dày khoảng 100.000 nanomet.

Khi quá trình anot hóa được áp dụng với nhôm, nó tạo ra một bề mặt lỗ xốp cấu trúc nano được gọi là alumin, tỏ ra có hiệu quả trong việc ngăn chặn sự bám dính của hai vi sinh vật gây bệnh phổ biến là Escherichia coli O157: H7 và Listeria monocytogenes, theo kết quả công trình nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Biofouling. Công trình này còn tiến hành nghiên cứu kích thước của các lỗ xốp nano có thể làm thay đổi các lực đẩy vi khuẩn như thế nào.

Theo đánh giá của Carmen Moraru, giáo sư khoa học thực phẩm và tác giả chính của bài báo công bố công trình nghiên cứu thì đây có thể là một trong những giải pháp với chi phí thấp nhất để tạo ra cấu trúc nano trên một bề mặt kim loại.

Việc tìm kiếm các giải pháp chi phí thấp để hạn chế sự bám dính vi khuẩn là vấn đề then chốt, đặc biệt là trong các ứng dụng y sinh và chế biến thực phẩm. Theo Moraru cho biết, "Ngành công nghiệp thực phẩm vốn có biên lợi nhuận thấp, cho nên các công nghệ cần phải có chi phí thấp thì mới có thể áp dụng thực tế được". Màng sinh học là những quần thể vi khuẩn trơn trượt bám vào các bề mặt và khó có thể loại bỏ, việc sử dụng kim loại anot hóa có thể ngăn ngừa được sự hình thành các màng này trong hệ thống thiết bị phòng sạch y sinh và trong các bộ phận thiết bị khó có thể với tới hoặc khó vệ sinh.

Ngoài ra, còn có những chiến lược khác để hạn chế vi khuẩn bám vào bề mặt, như hóa chất và thuốc diệt vi khuẩn, nhưng chúng có ứng dụng hạn chế, đặc biệt là trong chế biến thực phẩm. Với chế biến thực phẩm, bề mặt phải đáp ứng các nguyên tắc an toàn thực phẩm và cần phải không có bất kỳ hoạt tính nào với thực phẩm khi tiếp xúc.

Kim loại anot hóa còn có các ứng dụng hàng hải, như giữ cho vỏ tàu không bị tảo bám vào.

Công việc sắp tới cùa nhóm nghiên cứu sẽ là nghiên cứu tác động đẩy của các bề mặt này đối với các loại vi khuẩn khác, và việc sử dụng các vật liệu ôxy hóa dương cực khác cho mục đích này.

Các nhóm cộng tác từ Học viện Bách khoa Rensselaer dưới sự lãnh đạo của Diana Borca-Tasciuc, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí, hàng không và hạt nhân.

Theo Vista.gov.vn