Применив электрохимическое травление к нержавеющей стали, инженеры Технологического института Джорджии создали наноструктурированную поверхность, способную убивать бактерии, не нанося вреда клеткам животных.
Если дополнительные изучения нового материала подтвердят результаты ранних испытаний, этот процесс может быть использован для защиты от загрязнений медицинских имплантатов и устройств и оборудования для пищевой промышленности. Ведущий исследователь Julie Champion говорит, что хотя конкретный механизм, с помощью которого нанотехнологический материал убивает бактерии, пока неизвестен и требует дальнейшего изучения, ученые полагают, что крошечные шипы и нано-выступы на поверхности прокалывают бактериальные мембраны. Поверхностные структуры не оказывают подобного влияния на клетки млекопитающих, так как они на порядок больше, чем бактерии.
Помимо антибактериальных эффектов, наноструктурирование позволило улучшить коррозионную стойкость нержавеющего сплава. Champion поясняет: «Эта обработка имеет широкие последствия, потому что нержавеющая сталь широко используется и многие из приложений могут принести пользу. Применяемые в настоящее время антимикробные подходы добавляют некоторую поверхностную пленку, которая может изнашиваться. Поскольку мы фактически модифицируем сталь, это должно быть постоянным изменением материала».
В ходе экспериментов выяснилось, что обработка поверхности убивала как грамотрицательные, так и грамположительные бактерии, Escherichia coli и Staphylococcus aureus. Микроскопическое исследование показало выступы на поверхности. «Это похоже на горный хребет с острыми пиками и долинами», добавили авторы.
Исследователи использовали образцы обычного нержавеющего сплава, известного как 316L, обрабатывая поверхность в электрохимическом процессе, когда ток пропускается по металлу, погруженному в раствор для азотной кислоты. Применение тока перемещает электроны с поверхности металла в электролит, изменяя текстуру стали и концентрируя содержание хрома и молибдена. Изменяя напряжение и плотность тока, ученые контролируют поверхностные характеристики и их масштаб.
В будущем ученые планируют провести долгосрочные исследования, чтобы убедиться, что клетки млекопитающих остаются здоровыми. Исследователи также хотят определить, насколько хорошо нанотехнология сохраняется при изнашивании.