Antimikrobne površine na podlagi kontakta na zahtevo: strategija za nadzor okužb prijazna ljudem in okolju

V današnji hitro živeči družbi je zaščita površin pred kopičenjem in prenosom zdravju nevarnih patogenov izrednega pomena za javno zdravje. Učinkovit in varčen nadzor patogenov ni potreben samo v medicinskem sektorju (v bolnišnicah, pri medicinskih postopkih, za medicinske pripomočke, naprave in vsadke), temveč tudi v splošni javnosti (pogosto uporabljene površine in osebna zaščitna oprema) in živilskem sektorju (tj. za živilsko embalažo in oskrbo z vodo). Desetletja raziskav za protimikrobne zaščite so prinesla veliko število strategij za nadzor okužb. Večinoma so osredotočene na sproščanje ali proizvodnjo aktivnih komponent, ki ubijajo/deaktivirajo patogene ali preprečujejo njihovo pritrditev na površino. V obeh primerih obstaja veliko tveganje za preživetje patogena (bodisi zaradi zmanjšanja učinkovitosti s časom pri tehnologijah sproščanja ali zaradi kontaminacije, ki jo povzročajo odbiti patogeni), kar je našo družbo pripeljalo do velikega problema protimikrobne odpornosti in svetovnega pomanjkanja učinkovitih protimikrobnih sredstev, predvsem antibiotikov. Po drugi strani pa so zelo učinkovite strategije proti patogenom tudi izjemno strupene za ljudi in okolje. Ta dejstva kažejo na nujno potrebo po novem načinu razmišljanja pri oblikovanju zaščite pred patogeni, ki bo prinesel ravnovesje med izpolnjevanjem meril učinkovitosti proti širokemu spektru patogenov na eni strani in izpolnjevanjem meril za ekološko varnost, možnost recikliranja in biološko razgradljivost na drugi strani, da bi javnemu zdravju prineslo resnične, kratkoročne in dolgoročne koristi. V okviru sedanjega projekta si prizadevamo za napreden dizajn za zaščito pred patogeni in sistematično vrednotenje njegove uporabnosti, koristi in tveganj pri varovanju zdravja. V ta namen bomo implementirali novo generacijo na zahtevo protimikrobne tehnologije za zaščito površin na osnovi kontakta, ki je brez nanodelcev, ne sprošča ali proizvaja nobene aktivne komponente in ima sposobnost, da se aktivira ob kontaminaciji. Pristop temelji na oblikovanju površine organskega piezoelektrika za spodbujanje adhezije patogena po kontaminaciji, kar bo sprožilo piezoelektrične stimule in jih uporabilo za popolno fizično deaktivacijo/razpad patogena. Še posebej bomo ovrednotili uporabnost tehnologije pri zagotavljanju močnega baktericidnega delovanja proti širokemu spektru klinično pomembnih Gram pozitivnih in Gram negativnih bakterijskih sevov, prisotnih kot prosto živeče bakterije ali kot bakterije v biofilmih, izoliranih iz okuženega mehkega tkiva in površine medicinskih vsadkov, kot tudi proti (multi)rezistentnimi sevi bakterij. Ista tehnologija bo preiskana tudi glede protivirusnega delovanja in možnosti popolne inaktivacije širokega spektra virusnih modelov, za katere je značilna prisotnost ali odsotnost zunanje ovojnice. V zadnji fazi bo tehnologija preiskana za biološko razgradljivost, dolgoročno stabilnost obvladovanja patogenov in toksičnost, da bi ocenili njeno združljivost s človekom in okoljem. Te zapletene in zelo ambiciozne naloge bomo izvedli s pridružitvijo širokih izkušenj ekipe za biomateriale na Odseku za raziskave sodobnih materialov Instituta Jožef Stefan (IJS) pri oblikovanju protimikrobnih zdravil na osnovi kontakta, strokovnosti Nacionalnega laboratorija za zdravje, okolje in hrano (NLZOH) pri ocenjevanju občutljivosti in odpornosti bakterij, izkušnje Nacionalnega inštituta za biologijo (NIB) pri ocenjevanju protivirusnega delovanja (zlasti pri nekonvencionalnih tehnologijah) in strokovnost Oddelka za biotehnologijo IJS pri ocenjevanju toksičnosti in smrti človeških celic. V okviru projekta bomo pridobili nova znanja o tveganjih in koristih novega pristopa pri oblikovanju nadzora okužb za javno zdravje, vključno z zmogljivostjo za nadzor patogenov in varnostjo za ljudi in okolje.