Innowacyjne materiały antybakteryjne – nowe podejście do zwalczania bakterii

Zwalczanie szkodliwych bakterii w dobie narastającej oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe stanowi jedno z najpoważniejszych wyzwań współczesnej nauki. Dr Tapendu Samanta z Łukasiewicz – PORT pracuje nad nową klasą zaawansowanych materiałów, które mogą wykazywać aktywność antybakteryjną bez konieczności stosowania tradycyjnych antybiotyków.

Naukowiec otrzymał grant „Miniatura” Narodowego Centrum Nauki na pilotażowy projekt badawczy poświęcony projektowaniu funkcjonalnych, światłoczułych materiałów polimerowych o potencjalnych zastosowaniach w ochronie zdrowia.

Nowe podejście do zwalczania bakterii

Celem projektu jest opracowanie innowacyjnego materiału opartego na kowalencyjnych szkieletach organicznych (COF), który łączy w jednym systemie dwa niezależne mechanizmy działania antybakteryjnego. Pierwszy z nich opiera się na obecności naładowanych grup funkcyjnych, sprzyjających oddziaływaniom ze ścianą komórkową lub błonami komórkowymi bakterii. Drugi mechanizm polega na aktywacji światłem, prowadzącej do generowania reaktywnych form tlenu zdolnych do niszczenia komórek bakteryjnych.

– Chcemy sprawdzić, czy połączenie światłoczułości i dodatniego ładunku w jednym materiale może prowadzić do efektu synergii, w którym jeden mechanizm zwiększa skuteczność drugiego. Są to badania wstępne, jednak uzyskanie pozytywnych wyników otworzyłoby drogę do znacznie szerszych zastosowań – wyjaśnia dr Tapendu Samanta z Łukasiewicz – Polskiego Ośrodka Rozwoju Technologii.

Projekt zaplanowano jako badanie typu proof of concept. Obejmuje on syntezę materiału, jego szczegółową charakterystykę fizykochemiczną oraz proste testy przesiewowe aktywności antybakteryjnej, mające na celu weryfikację zaproponowanej koncepcji.

Od badań podstawowych do praktycznych zastosowań

Jednym z kluczowych atutów projektu jest jego potencjał aplikacyjny. Ze względu na swoje właściwości strukturalne COF-y są materiałami silnie porowatymi o wyjątkowo dużej powierzchni właściwej, co czyni je szczególnie atrakcyjnymi do zastosowań zewnętrznych.

– Na początkowym etapie koncentrujemy się na zastosowaniach powierzchniowych, takich jak powłoki, farby czy materiały wykorzystywane w szpitalach i na oddziałach intensywnej terapii. Jeśli materiał okaże się skuteczny i nietoksyczny, w przyszłości będzie można rozważyć bardziej zaawansowane aplikacje – mówi badacz.

Takie podejście wpisuje się w globalne wysiłki na rzecz poszukiwania alternatywnych strategii wobec klasycznych antybiotyków, których skuteczność systematycznie maleje w wyniku narastającej oporności bakterii.

Zrozumieć właściwości materiałów

Projekt realizuje Grupa Badawcza Funkcjonalnych Makrocząsteczek i Materiałów Porowatych, zajmująca się projektowaniem i syntezą zaawansowanych materiałów funkcjonalnych, w tym struktur metalowo-organicznych (MOF), klatek metalowo-organicznych (MOC) oraz ich pochodnych.

Celem grupy jest opracowywanie trwałych i przyjaznych dla środowiska materiałów do zastosowań takich jak wychwyt gazów, separacja, kataliza czy detekcja. Badania zespołu opierają się na dogłębnym zrozumieniu właściwości materiałów – od oddziaływań molekularnych i funkcjonalności po reaktywność – co umożliwia ich racjonalne projektowanie i dostosowywanie do konkretnych zastosowań.

Projekt dr. Tapendu Samanty naturalnie wpisuje się w ten profil badawczy, łącząc chemię materiałów o charakterze fundamentalnym z jasno określonym potencjałem aplikacyjnym.

Źródło: Łukasiewicz – Polski Ośrodek Rozwoju Technologii

Czytaj także: Plastik z probówki? Biotechnologia zmienia przyszłość tworzyw