Журнал передовой химической инженерии

Абстрактный

Быстродействующие антимикробные полимеры широкого спектра действия для борьбы с растущей глобальной проблемой здравоохранения

Ричард Дж. Спонтак

Прилипание патогенов, таких как бактерии и вирусы, к различным поверхностям обычно приводит к последующей передаче новым хозяевам, что значительно способствует распространению потенциально опасных организмов. Эта последовательность особенно тревожна в случае устойчивых к антибиотикам патогенов, которые становятся глобальной угрозой для здоровья человека. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США, 1 из каждых 20 пациентов больниц страдает от внутрибольничных инфекций, что впоследствии приводит к 100 000 смертей ежегодно только в Соединенных Штатах. Из них около 23 000 смертей связаны с лекарственно-устойчивыми патогенами, такими как метициллин-устойчивый золотистый стафилококк (MRSA). Штаммы, часто называемые «кошмарными супербактериями» с чрезвычайно высокой устойчивостью к антибиотикам последнего резерва, были зарегистрированы по всему миру в 2017 году. Хотя металлы (оксиды) использовались в качестве поверхностей или вводились в виде наночастиц в широкий спектр субстратов, чтобы служить антимикробными агентами и искоренять широкий спектр патогенов, все они страдают от возможного истощения резервуара или микробной устойчивости, и они, как правило, являются патогенно-специфичными или специфичными для определенных условий. Более того, если они не ковалентно связаны или не плотно встроены, эти наночастицы могут выщелачиваться в окружающую среду и создавать дополнительные проблемы для здоровья. В этом исследовании мы сначала обсуждаем фотодинамический полимер, состоящий из олефинового термопластичного эластомера, модифицированного цинк тетра(4-N-метилпиридил) порфином (ZnTMPyP4+), фотоактивным антимикробным средством, и показываем, что эта комбинация эффективна для инактивации 5 бактериальных штаммов, включая MRSA, 3 различных вируса и грибок при воздействии некогерентного света. Достигая антибактериальной и противовирусной эффективности не менее 99,89%, эта методология, которая основана на образовании синглетного кислорода, представляет собой неспецифический и весьма успешный путь, с помощью которого можно устранить вредные патогены при простом воздействии видимого света и кислорода. Другая эффективная стратегия использует только воду и скачок pH для уничтожения 99,9999% восприимчивых/устойчивых к антибиотикам бактерий и нескольких вирусов всего за 5 минут.