Partikel Hidrogen untuk Membasmi Mikroba Berbahaya

Lapisan tipis mikroba yang kaku kerap melapisi alat-alat medis, peralatan rumah tangga, dan infrastruktur seperti bagian dalam pipa pasokan air. Kondisi ini dapat menyebabkan infeksi berbahaya.

Para peneliti telah mengembangkan suatu sistem yang memanfaatkan kekuatan gelembung kimiawi. Proses ini untuk mendorong partikel-partikel kecil melalui permukaan film-film keras dan memberikan efek antiseptik mematikan pada mikroba yang hidup di dalamnya.

Biofilm adalah koloni berlendir dari mikroba yang dipegang bersama oleh perancah internal, menempel pada apa pun yang mereka sentuh. Sekitar 80 persen dari semua infeksi medis berasal dari biofilm yang menyerang bagian dalam perangkat rumah sakit dan implan di dalam pasien.

Pemberantasan sulit dilakukan. Hal ini disebabkan karena disinfektan dan antibiotik tradisional tidak dapat secara efektif menembus permukaan biofilm yang keras.

Dalam jurnal Applied Materials and Interfaces, tim peneliti yang dipimpin oleh para peneliti di University of Illinois di Urbana-Champaign menjelaskan bagaimana mereka menggunakan diatom. Yakni kerangka kecil ganggang - yang sarat dengan zat kimia penghasil oksigen untuk menghancurkan mikroba.

"Sebagian besar dari kita mendapatkan bintik-bintik hitam atau kuning di kamar mandi kita di rumah," kata Hyunjoon Kong, seorang profesor teknik kimia dan biomolekuler dan afiliasi Carle Illinois College of Medicine.

"Bintik-bintik itu adalah biofilm dan kita semua tahu kita membutuhkan banyak energi untuk menggosoknya. Bayangkan mencoba melakukan ini di dalam ruang tertutup dari tabung alat medis atau implan. Itu akan sangat sulit," kata Kong.

Melihat ke alam dan mekanika dasar untuk solusi, para peneliti mengembangkan sistem ini. Yakni menggunakan diatom berlimpah alami bersama dengan hidrogen peroksida dan lembaran menghasilkan oksigen kecil dari senyawa oksida mangan.

"Kami bisa saja membuat partikel menggunakan printer 3D. Hanya saja, untungnya alam sudah memberi kami opsi murah dan berlimpah di diom," kata rekan penulis dan peneliti pascadoktoral, Yongbeom Seo.

"Spesies diatom yang kami pilih berongga, sangat berpori, dan berbentuk batang. Spesies ini menyediakan banyak area permukaan untuk gelembung-gelembung untuk membentuk dan saluran untuk gelembung-gelembung untuk melarikan diri," tambah Seo.

Reaksi kimia antara hidrogen peroksida dan nanosheet oksida mangan terjadi di dalam ruang kosong di dalam diatom. Hasilnya adalah berkembangnya microbubbles yang mengalir melalui saluran kecil, mendorong diatom kaku ke depan dengan kekuatan yang cukup untuk memecah permukaan dan struktur internal biofilm, kata para peneliti.

"Kami membuat partikel dengan nanosheet oksida mangan, kemudian mencampurnya dengan hidrogen peroksida dan menerapkannya ke permukaan biofilm," kata Kong. "Begitu diatom menerobos ke struktur internal biofilm, mereka terus mengusir gelembung dan memfasilitasi masuknya hidrogen peroksida, yang merupakan desinfektan yang efektif terhadap bakteri dan jamur," tambah Kong.

Para peneliti percaya bahwa keberhasilan mereka adalah hasil dari keputusan untuk fokus pada aspek mekanis dari penghancuran biofilm, bukan aspek kimia dari hanya membunuh mikroba. "Kami telah tiba di solusi mekanistik untuk masalah ini dan kemungkinan untuk teknologi ini tidak terbatas," kata Simon Rogers, profesor teknik kimia dan biomolekuler yang juga rekan Kong dalam riset ini.

"Kami sedang mendiskusikan penelitian kami dengan dokter yang memiliki banyak ide menarik tentang bagaimana menggunakan sistem ini yang kami bahkan tidak memikirkan awalnya, seperti untuk menghapus plak gigi misalnya," kata Rogers. nik/berbagai sumber/E-6