티타늄 스파이크가 슈퍼버그 약물을 죽인다

일부 곤충의 날개에서 볼 수 있는 박테리아를 죽이는 구조에서 영감을 받아 연구자들은 일반적으로 병원 감염을 일으키는 약물 저항성 미생물을 죽이는 약물을 사용하지 않는 방법을 개발했습니다. 그들의 기술은 항생제 내성 슈퍼버그 문제를 해결하는 새롭고 효과적인 방법입니다.

수술은 감염으로 이어질 수 있으며, 약물 내성 미생물이 증가함에 따라 효과적인 치료를 제공하는 것이 더욱 어려워지고 있습니다. 일반적으로 박테리아가 주요 감염 원인인 반면, 곰팡이의 일종인 약물 내성 칸디다 종 역시 문제가 있는 것으로 입증되었습니다. 이들은 이식된 물질에 효과적으로 집락을 형성하고 생물막을 형성하여 병원 내 감염을 초래할 수 있을 뿐만 아니라 임상 결과도 좋지 않습니다.

티타늄 고관절이나 치아 보철물 등을 삽입할 때 의사는 감염 발생을 방지하기 위해 다양한 항균 코팅, 화학 물질 및 항생제를 사용합니다. 그러나 문제의 미생물이 저항성을 갖게 되면 이러한 조치는 효과적이지 않거나 전혀 효과적이지 않습니다.

그러나 RMIT 대학의 연구자들은 일부 곤충 날개의 항균 표면에서 영감을 받아 약물을 사용하지 않고 슈퍼버그를 죽이는 새로운 방법을 고안했습니다. 잠자리, 매미, 실잠자리와 같은 곤충은 날개 표면에 "기계 살생" 역할을 하는 작은 기둥(나노기둥)을 가지고 있어 박테리아 세포를 물리적으로 분리하여 죽입니다.

해당 연구의 교신 저자인 Elena Ivanova는 "이는 라텍스 장갑을 늘리는 것과 같습니다."라고 말했습니다. “천천히 늘어나면서 라텍스의 가장 약한 부분이 얇아지고 결국 찢어지게 됩니다.”

그래서 연구자들은 플라즈마 에칭이라는 기술을 사용하여 박테리아 세포 크기 정도의 특별히 고안된 마이크로 스케일 스파이크로 덮인 티타늄 표면을 개발하는 자체 기계적 살균제를 만들기 시작했습니다.

그들은 다제내성 칸디다균을 죽이는 표면의 효과를 테스트한 결과 스파이크와 접촉한 직후 세포의 약 절반이 파괴되는 것을 발견했습니다. 중요한 점은 즉시 파괴되지 않은 나머지 절반의 세포가 재생산이 불가능하거나 감염을 일으킬 수 없을 정도로 손상되었다는 것입니다.

이번 연구의 공동 저자 중 한 명인 Denver Linklater는 "손상된 칸디다 세포는 광범위한 대사 스트레스를 받아 7일 후에도 치명적인 곰팡이 생물막을 생성하기 위해 번식하는 과정을 방해했습니다."라고 말했습니다. "그들은 스트레스가 없는 환경에서는 부활할 수 없었고 결국 세포 사멸, 즉 프로그램된 세포 사멸로 알려진 과정에 의해 폐쇄되었습니다."

미세 기둥이 있는 티타늄 표면은 Materialia 저널에 발표된 이전 연구에서 이미 두 가지 일반적인 병원체인 황색포도상구균('황금 포도상구균')과 녹농균에 대해 효과적인 것으로 밝혀졌습니다.

"세포가 표면과 처음 접촉한 후 죽었다는 사실은 일부는 파열되고 다른 일부는 곧 프로그램된 세포 사멸로 인해 사망했다는 사실은 이러한 표면에 대한 저항력이 발달하지 않을 것임을 시사합니다."라고 이바노브나는 말했습니다. "이것은 중요한 발견이며 항균 표면의 효과를 측정하는 방식을 재고해야 할 수도 있음을 시사합니다."

연구원들은 스파이크를 만드는 데 사용한 상대적으로 간단한 플라즈마 에칭 기술이 광범위한 재료와 응용 분야에 적용될 수 있다고 말했습니다.

"이 새로운 표면 개질 기술은 의료 기기에 잠재적으로 응용될 수 있지만 치과 응용 분야나 식품 준비 및 농업에 사용되는 스테인레스 스틸 벤치와 같은 기타 재료에 대해서도 쉽게 조정할 수 있습니다."라고 Ivanovna는 말했습니다.

이 연구는 Advanced Materials Interfaces 저널에 게재되었습니다.

출처: RMIT 대학