Nghiên cứu của nhóm được công bố trên tạp chí Advanced Materials Interfaces, đã chứng minh hiệu quả của bề mặt titan khi được hiệu chỉnh theo phương thức mới và mang lại hiệu quả trong việc tiêu diệt Candida đa kháng thuốc - một loại nấm có thể gây tử vong và là nguyên nhân dẫn đến một trong mười loại nhiễm trùng thiết bị y khoa trong bệnh viện. Cấu trúc gai siêu nhỏ được lấy cảm hứng từ các gai diệt vi khuẩn trên cánh côn trùng, theo nhóm nghiên cứu cấu trúc này có thể hiệu quả cả trong việc chống lại các siêu vi khuẩn kháng thuốc, bao gồm cả nấm. Các gai này được thiết kế đặc biệt, mỗi gai có chiều cao tương tự như một tế bào vi khuẩn và có khả năng phá hủy khoảng một nửa số tế bào gây hại ngay khi tiếp xúc. Đáng chú ý, hơn một nửa số tế bào nấm gây hại còn lại bám trên bề mặt dù không bị tiêu diệt ngay lập tức nhưng đều không thể sống sót do bị thương tích, khiến chúng không thể sinh sản hay gây ra nhiễm trùng.
Một tế bào Candida còn nguyên vẹn trên bề mặt titan được đánh bóng (trái) và một tế bào Candida bị vỡ trên bề mặt titan có gai vi mô (phải).
TS Denver Linklater - nghiên cứu viên chính của nhóm cho biết, các phân tích chuyển hóa hoạt động protein cho thấy, cả nấm Candida albicans và nấm Candida auris (một loại nấm kháng đa thuốc) khi tiếp xúc với gai vi mô sẽ bị tổn thương và bị tiêu diệt. Các tế bào Candida bị tổn thương tiếp tục trải qua áp lực trao đổi chất diện rộng trong khoảng thời gian lên tới 7 ngày. Điều này giúp chặn đứng quy trình sinh sản tạo ra màng sinh học của nấm. Ngay cả trong một môi trường không áp lực thì chúng cũng không thể được hồi sinh và cuối cùng ngừng hoạt động trong một quá trình được gọi là apoptosis hay tế bào chết theo lập trình.
Hiệu quả của bề mặt gai titan trong việc chống lại các vi khuẩn gây bệnh thông thường (bao gồm tụ cầu vàng) đã được chứng minh trong một nghiên cứu trước đó của nhóm được công bố trên tạp chí Materialia. Trưởng nhóm nghiên cứu - GS Elena Ivanova cho biết, những phát hiện mới của nhóm giúp làm sáng tỏ cách thiết kế bề mặt kháng nấm nhằm ngăn chặn việc hình thành màng sinh học từ các loại nấm men nguy hiểm, đa kháng thuốc. Thực tế, một số tế bào sẽ chết ngay sau khi tiếp xúc với bề mặt gai titan, số khác sẽ bị tiêu diệt do quy trình “tế bào chết theo lập trình”.
Việc thiết kế bề mặt có khả năng tiêu diệt siêu vi khuẩn ngay khi tiếp xúc đã có nhiều bước tiến trong thập kỷ qua. Tuy nhiên, việc tìm ra các mẫu bề mặt phù hợp nhằm loại bỏ 100% vi khuẩn, tức là không cho vi khuẩn nào có cơ hội sống sót để trở nên kháng kháng sinh vẫn đang là một thách thức. Kết quả của nhóm nghiên cứu chứng minh rằng, có thể không cần thiết phải loại bỏ tất cả các mầm bệnh ngay khi tiếp xúc lần đầu tiên.
Nhóm nghiên cứu của GS Elena Ivanova đã dành cả thập kỷ qua để sao chép các trụ nano của côn trùng thành các mẫu nano có thể sử dụng trong nghiên cứu. Thành quả nghiên cứu mới nhất đạt được nhờ sử dụng một kỹ thuật mang tên “khắc plasma" để tạo ra mô hình kháng khuẩn và kháng nấm trên bề mặt titan. GS cho biết, kỹ thuật khắc tương đối đơn giản nên có thể được tối ưu hóa và áp dụng cho nhiều loại vật liệu và ứng dụng. Kỹ thuật biến đổi bề mặt mới này có tiềm năng để ứng dụng khi phát triển các thiết bị y tế, đồng thời dễ dàng điều chỉnh để áp dụng cho nha khoa hoặc các vật liệu bằng thép dùng trong sản xuất thực phẩm và nông nghiệp.
TXB