Plasmastrategie verhoogt de antibacteriële werkzaamheid van materialen op silicabasis

Onderzoekers Ni Guohua en Associate Researcher Sun Hongmei van het Institute of Plasma Physics hebben samen met universitair hoofddocent Wang Dong van de Anhui Medical University een nieuwe tweestaps plasmastrategie ontwikkeld om mesoporeuze, door silica ondersteunde zilveren nanodeeltjes te modificeren, waardoor ze een sterke antibacteriële activiteit kunnen bereiken en de wondgenezing versnellen.

Hun bevindingen waren gepubliceerd in de Tijdschrift voor chemische technologie.

Mesoporeuze, door silica ondersteunde zilveren nanodeeltjes (Ag/MSN’s) vertonen een groot potentieel voor wondgenezing vanwege hun sterke antibacteriële activiteit en lage toxiciteit. Hun negatief geladen oppervlak stoot echter bacteriën af, waardoor de antibacteriële efficiëntie afneemt. Traditionele manieren om positieve aminogroepen toe te voegen hebben vaak te lijden onder een ongelijkmatige verdeling, slechte stabiliteit en complexe procedures.

In deze studie ontwikkelde het team een ​​plasmastrategie in twee stappen om oppervlakte-gefunctionaliseerde zilver/mesoporeuze silicacomposieten (Ag/MSNs-R) te creëren. Bij deze methode werden zilveren nanodeeltjes eerst op MSN’s afgezet door middel van waterstofplasmareductie. Vervolgens werd een gemengd plasma van CF4 en NH3 aangebracht om een ​​amine-fluorkoolstofpolymeerlaag op het oppervlak te enten.

Als gevolg hiervan werden zilveren nanodeeltjes met een gemiddelde diameter van ongeveer 6,25 nm uniform verdeeld en kregen de gemodificeerde materialen een positieve oppervlaktelading, waardoor hun interactie met bacteriële membranen werd versterkt.

Laboratoriumtests toonden aan dat Ag/MSNs-R de levensvatbaarheid van bacteriën met meer dan 98% verminderde tegen zowel Staphylococcus aureus (Gram-positief) als Escherichia coli (Gram-negatief), waardoor antibacteriële effecten werden bereikt die meerdere malen sterker waren dan ongemodificeerde Ag/MSN’s.

Dierstudies bevestigden verder dat de gemodificeerde materialen E. coli-infecties effectief onderdrukten, ontstekingen verlichtten en snellere wondgenezing bevorderden via de Arginase-1-signaleringsroute.

Dit werk biedt niet alleen een nieuwe aanpak voor het enten van functionele groepen op silica, maar opent ook nieuwe mogelijkheden voor het ontwerpen van veiligere en effectievere antibacteriële materialen voor medisch gebruik.