Công nghệ này có thể biến bề mặt kim loại trở thành “vùng đất chết” với vi khuẩn

Như chúng ta điều biết, mầm bệnh vi khuẩn có thể sống trên bề mặt kim loại trong nhiều ngày, đặc biệt là ở những khu vực công cộng như tay nắm cửa, tay vịn cầu thang, từ đó trở thành mối đe dọa đối với sức khỏe cộng đồng.

Mới đây, các kỹ sư của Đại học Purdue đã tạo ra một phương pháp xử lý bằng laser có khả năng biến bất kỳ bề mặt kim loại nào thành “tử địa” diệt vi khuẩn nhanh chóng chỉ bằng cách can thiệp nhẹ vào kết cấu bề mặt.

Cụ thể theo nghiên được công bố trên tạp chí Advanced Materials Interfaces, các nhà khoa học đã chứng minh rằng kỹ thuật này cho phép bề mặt kim loại (trong thí nghiệm là đồng) có thể tiêu diệt ngay lập tức các loại vi khuẩn, kể cả siêu vi khuẩn như MRSA.

“Đồng đã được sử dụng làm vật liệu kháng khuẩn trong nhiều thế kỉ. Tuy nhiên trong điều kiện bình thường, bề mặt đồng tự nhiên phải mất hàng giờ để tiêu diệt vi khuẩn. Để cải thiện điều này, chúng tôi đã phát triển một kỹ thuật thay đổi kết cấu phân tử dựa trên laser, giúp tăng cường hiệu quả của các đặc tính diệt vi khuẩn trên bề mặt đồng”, phó giáo sư kỹ thuật vật liệu Rahim Rahimi, chủ nhiệm nhóm nghiên cứu cho biết.

Tuy nhiên, kỹ thuật này hiện chưa được chứng minh có thể tiêu diệt virus, chẳng hạn như loại virus Corona chủng mới gây ra đại dịch COVID-19, bởi chúng có kích thước nhỏ hơn nhiều so với vi khuẩn, đồng thời đặc tính sinh học cũng có nhiều điểm khác biệt.

Trở lại với vấn đề vi khuẩn, hiện nhóm nghiên cứu của Rahimi đã bắt đầu thử nghiệm công nghệ này trên bề mặt của các loại kim loại khác nhau và polyme, với mục tiêu nhắm tới là giảm cơ hội phát triển của vi khuẩn, đồng thời thiết lập hệ thống màng sinh học trên những thiết bị như cấy ghép chỉnh hình hoặc miếng dán có thể sử dụng để diệt khuẩn tại các vết thương mãn tính mà không cần đến kháng sinh. Ngoài ra, kỹ thuật này cũng có thể áp dụng cho các loại hợp kim kim loại được biết đến là có đặc tính kháng khuẩn.

Kim loại như đồng thường có bề mặt rất nhẵn, điều này khiến khả năng tiêu diệt vi khuẩn giảm đáng kể. Kỹ thuật được phát triển bởi nhóm của phó giáo sư Rahimi sử dụng tia laser để tạo ra các mô hình nano trên bề mặt kim loại. Các mô hình này sẽ hình thành nên một kết cấu chắc chắn làm tăng diện tích bề mặt, khiến vi khuẩn tiếp xúc vào bề mặt kim loại nhiều hơn, nhờ đó chúng cũng sẽ bị tiêu diệt nhanh hơn.

Trên thực tế, các nhà khoa học trước đây cũng đã sử dụng các lớp phủ vật liệu nano khác nhau để tăng cường tính chất kháng khuẩn của bề mặt kim loại, nhưng những lớp phủ này dễ bị phá vỡ và có thể gây độc cho môi trường. Cách làm mới của nhóm Rahimi tạo ra các mẫu micron và nano trực tiếp trên bề mặt mục tiêu mà không làm thay đổi phần lớn vật liệu kim loại.

Kết cấu laser có tác dụng kép, không chỉ cải thiện sự tiếp xúc trực tiếp của vi khuẩn, mà còn làm cho bề mặt kim loại trở nên “ưa nước” hơn. Trong cấy ghép chỉnh hình, bề mặt như vậy cho phép các tế bào xương gắn kết mạnh mẽ hơn. Do tính đơn giản và khả năng cải tiến kỹ thuật trong tương lai, các nhà nghiên cứu tin rằng nó có thể dễ dàng được ứng dụng sang các quy trình sản xuất thiết bị y tế hiện có.