Márciusban számoltunk be arról, hogy az ausztráliai Swinburne Műszaki Egyetem kutatói felfedezték: egy kabócafaj szárnya természetes baktériumölő felületként működik. A rovar szárnyát tüskeszerű nanooszlopok borítják, amelyek úgy vannak elhelyezve, hogy amikor a kórokozó megtelepszik a felületen, sejtmembránja hozzátapad a nanostruktúrákhoz és benyomul a köztük levő résbe. Ettől viszont a membrán megfeszül, és amennyiben nem különlegesen vastag, megreped, ami a baktérium pusztulásához vezet.
Azóta kiderült, hogy egy Ausztráliában honos szitakötőfaj (Diplacodes bipunctata) szárnyát is hasonló nanomintázat borítja, 240 nanométer magasságú oszlopocskákkal. A kutatók közben szintén rátaláltak egy olyan anyagra, amelynek felülete kísértetiesen hasonlít a kabócák és a szitakötők szárnyához, és az eddigi vizsgálatok alapján hasonlóan hatásos a baktériumok elpusztításában is. A fekete szilícium nevű anyagot a nyolcvanas években fedezték fel: először véletlenül, egy speciális plazmamarási metódus (RIE) melléktermékeként hozták létre. Azóta főként napelemek anyagaként, illetve fényképezőgépekben használják, mivel kiváló félvezető, és alacsony reflektivitása mellett a látható és az infravörös fény jelentős részét képes elnyelni.
A fekete szilícium és a szitakötő szárnyának nanoszintű összevetése
A fekete szilícium felszínét 500 nanométer magasságú, tűszerű kiemelkedések borítják, amelyek hasonlóan bánnak el a baktériumokkal, mint ahogy a kabóca és a szitakötő szárnyának nanostruktúrái. A felület ráadásul nanoszerkezetéből adódóan erősen víztaszító is, ami szintén hasznos tulajdonság lehet egy antibakteriális felületnél.
A laborkísérletek során mind a szitakötő szárnya, mind pedig a fekete szilícium kiemelten hatásosnak bizonyult a vizsgált baktériumfajok képviselőivel és ezek vastag védőburokkal ellátott spóráival szemben is. A felületek egyaránt elbántak a Pseudomonas aeruginosa, a Staphylococcus aureus és a Bacillus subtilis példányaival és ezek spóráival. Egy négyzetcentiméternyi felület percenként 450 ezer bakteriális sejt elpusztítására volt képes, ami sokszorosa ezen kórokozók emberre veszélyes dózisának.
A fekete szilícium antibakteriális bevonatként történő alkalmazásának tulajdonképpen csak az anyag ára parancsolhat megállást, ugyanakkor a kutatók úgy vélik, hogy további munkával olcsóbb megoldásokat is ki lehetne ötleni a hasonló nanofelületek előállítására. Ezekre pedig óriási igény lenne, hiszen mindenféle vegyszeres megoldás nélkül hatásosak a kórokozók ellen. Az egyik első alkalmazási terület például a betegségek melegágyának tekintett tömegközlekedés lehetne, hiszen ezen járművek szabad felületeit rengeteg ember érinti meg minden nap.
Diplacodes bipunctata
