محققان دانشگاه رایس نانوبلورهایی ساختند که قادر است زیر نور مرئی، باکتری‌ها را ازبین ببرد. این نانوبلورها را می‌توان به عنوان یک ماده ضدمیکروبی جدید استفاده کرد.
نانوبلورها ترکیبات ضدباکتری نسل جدید خواهند بود؟
این نانوبلور‌های هالید پروسکایت (HPNCs) که به تازگی ساخته شده‌اند، به عنوان عوامل ضدمیکروبی پایدار، مؤثر و آسان برای مقابله با باکتری‌ها هستند. در آزمایش‌هایی نانوبلور‌های هالید پروسکایت مبتنی بر سرب و بیسموت برای بررسی اثر ضدمیکروبی و پایداری آن‌ها در آب استفاده شد. نتایج این مطالعه در Nano Letters منتشر شده است.
نانوبلور‌های هالید پروسکایت دارای خواص نوری و الکتریکی منحصر به فردی هستند که آن‌ها را به نامزدهای امیدوارکننده برای کاربردهای انرژی خورشیدی، تصویربرداری زیستی و فوتوکاتالیست تبدیل می‌کند. یکی از این واکنش‌ها تولید گونه‌های اکسیژن فعال است که می‌تواند آلاینده‌های بیولوژیکی در مایعات را غیرفعال کند. با این حال، پروسکایت‌ها به شدت مستعد تخریب در آب و مایعات بیولوژیکی هستند و پتانسیل آن‌ها را در کاربردهای زیست‌پزشکی محدود می‌کند.
جون لو، یکی از نویسندگان این مطالعه، استاد و دانشیار دانشکده علم مواد و مهندسی نانو، گفت: «ایراد این مواد پایداری کم آن‌ها است. ساخت آن‌ها ارزان و آسان است، اما مستعد تخریب هستند.»
پتانسیل نانوبلور‌های هالید پروسکایت برای از بین بردن آلاینده‌ها از آب در سال‌های اخیر با افزایش نگرانی‌ها در مورد پاتوژن‌های نوظهور و افزایش میزان مقاومت آنتی‌بیوتیکی در مرکز توجه قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است که نانوبلور‌های هالید پروسکایت می‌توانند باکتری‌ها را در محیط‌های آبی با تولید گونه‌های اکسیژن فعال در معرض نور از بین ببرند. گونه‌های فعال اکسیژن مانند اکسیژن منفرد و هیدروکسید با پروتئین‌ها، لیپیدها و مواد ژنتیکی در سلول‌های باکتری واکنش نشان می‌دهند و به طور موثر آن‌ها را از بین می‌برند.
در تلاش‌های اولیه خود برای تولید نانوبلور‌های هالید پروسکایت پوشش داده شده، محققان از یک لایه دی اکسید سیلیکون استفاده کردند، ماده‌ای که از پروسکایت محافظت می‌کند و در عین حال امکان انتقال نور را فراهم می‌کند. با این حال، تنها یک لایه کارایی محدودی داشت و نانوبلور‌های هالید پروسکایت ۶۳ درصد از توانایی ضدمیکروبی خود را در یک روز از دست دادند. اما یک لایه ضخیم‌تر می‌تواند مکانیسم عملکرد نانوبلور‌های هالید پروسکایت را مختل یا حتی از آن جلوگیری کند.
ژو، یکی از همکاران تحقیقاتی پسا دکتری در آزمایشگاه لو، می‌گوید: «انتقال انرژی از پروسکایت‌ها می‌تواند گونه‌های اکسیژن فعال تولید کند. چالش این است که ضخامت مناسب برای محافظت از پروسکایت و در عین حال امکان انتقال انرژی را به دست آوریم.»
ژو و همکارانش سپس روشی را توسعه دادند که نانوبلور‌های هالید پروسکایت را در دو لایه دی اکسید سیلیکون پوشش داد. پس از تلاش‌های متعدد، این تیم تحقیقاتی راهبردی برای به دست آوردن ضخامت‌های بهینه برای هر دو لایه ابداع کردند.
در مرحله بعد، محققان خواص ضدمیکروبی و دوام نانوبلور‌های هالید پروسکایت جدید را آزمایش کردند. نتایج بسیار رضایت‌بخش بود.
