Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Nhu cầu về các tác nhân kháng khuẩn tiên tiến ngày càng trở nên cấp thiết do sự gia tăng của các tác nhân gây bệnh kháng kháng sinh và mối đe dọa dai dẳng của các bệnh nhiễm trùng mắc phải trong thời gian nằm viện.

Thuốc kháng sinh và thuốc sát trùng truyền thống thường không hiệu quả đối với những vi sinh vật dai dẳng này, dẫn đến các biến chứng sức khỏe nghiêm trọng và làm tăng chi phí chăm sóc sức khỏe. Do đó, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các giải pháp thay thế có khả năng nhắm mục tiêu và loại bỏ hiệu quả các tác nhân gây hại này. Một phát triển đầy hứa hẹn là việc tạo ra một "chất diệt khuẩn nano" thông minh có nguồn gốc từ một thành phần của tinh dầu quế, mở ra một phương pháp mới để chống lại các mối đe dọa từ vi khuẩn này.

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Bách khoa Valencia (UPV) và Trun tâm nghiên cứu Y sinh về Kỹ thuật Sinh học, Vật liệu Sinh học và Y học Nano (CIBER-BBN) đã khai thác đặc tính kháng khuẩn của cinnamaldehyde, một thành phần chính của tinh dầu quế, để phát triển chất diệt khuẩn nano tiên tiến này. Những phát hiện của họ, được công bố trên tạp chí Biomaterials Advances, chứng minh tiềm năng đáng kể của chất diệt khuẩn nano này trong việc tiêu diệt nhiều loại vi sinh vật gây bệnh.

Cấu trúc nano mới được phát triển đã cho thấy hiệu quả đáng kể trong việc chống lại một số tác nhân gây bệnh nguy hiểm, bao gồm Escherichia coli, Staphylococcus aureus và Candida albicans. Những tác nhân gây bệnh này là nguyên nhân gây ra nhiều loại nhiễm trùng, từ các bệnh lây truyền qua thực phẩm và ô nhiễm nước thải đến các bệnh nhiễm trùng bệnh viện nghiêm trọng. Khả năng loại bỏ hiệu quả các tác nhân gây bệnh này có thể tạo nên một cuộc cách mạng về kiểm soát nhiễm trùng trong nhiều môi trường khác nhau, bao gồm cơ sở y tế, chế biến thực phẩm và quản lý môi trường.

Escherichia coli, mặc dù thường vô hại, bao gồm các chủng có thể gây đau bụng dữ dội, tiêu chảy cấp và nôn mửa. Tụ cầu vàng có thể dẫn đến nhiễm trùng da, nhiễm trùng máu, viêm tủy xương và viêm phổi. Candida albicans, một loại nấm phổ biến, khét tiếng là nguyên nhân gây ra các bệnh như nhiễm nấm máu (candida) và nhiễm nấm xâm lấn (candida). Tính linh hoạt của chất diệt khuẩn nano trong việc nhắm mục tiêu vào các vi sinh vật đa dạng này làm nổi bật tiềm năng của nó như một tác nhân kháng khuẩn toàn diện.

Nhóm nghiên cứu từ IDM-CIBER NanoSens đã phác thảo những ứng dụng thực tế của chất diệt khuẩn nano này. "Ví dụ, chúng tôi có thể tạo ra một loại thuốc xịt, tạo ra một công thức dựa trên nước và các hợp chất khác, rồi sử dụng trực tiếp. Chúng tôi có thể tạo ra một công thức gốc nước tại hiện trường và phun trực tiếp, giống như bất kỳ loại thuốc trừ sâu nào hiện nay. Và trong bệnh viện, nó có thể được bôi lên băng gạc, và chúng tôi thậm chí có thể thử tạo ra một viên nang có thể uống được", Andrea Bernardos, một nhà nghiên cứu thuộc nhóm NanoSens tại Viện Nghiên cứu Nhận dạng Phân tử và Phát triển Công nghệ Liên trường Đại học (IDM), giải thích.

Hiệu quả của cấu trúc nano cao hơn đáng kể so với cinnamaldehyde tự do. Dạng viên nang có hiệu quả hơn khoảng 52 lần đối với Escherichia coli, 60 lần đối với Staphylococcus aureus và 7 lần đối với Candida albicans. Sự cải thiện này là do cinnamaldehyde giảm độ bay hơi khi được bao bọc trong ma trận silica xốp và nồng độ cục bộ của hợp chất tăng lên khi được giải phóng khi có sự hiện diện của vi sinh vật.

Bernardos cho biết: "Hoạt động kháng khuẩn của thành phần tinh dầu có thể tăng lên nhờ vào việc giảm độ bay hơi do được bao bọc trong ma trận silica xốp và tăng nồng độ tại chỗ khi được giải phóng do sự hiện diện của các vi sinh vật".

Một trong những ưu điểm đáng chú ý nhất của chất diệt khuẩn nano này là hoạt tính kháng khuẩn cao ở liều lượng rất thấp. Cấu trúc nano giúp tăng cường đặc tính của cinnamaldehyde tự do, giảm liều lượng diệt khuẩn khoảng 98% đối với các chủng vi khuẩn (Escherichia coli và Staphylococcus aureus) và 72% đối với chủng nấm men (Candida albicans).

"Hơn nữa, cấu trúc nano này chứa chất diệt khuẩn tự nhiên mà sự giải phóng được kiểm soát bởi sự hiện diện của mầm bệnh cũng có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực như y sinh, công nghệ thực phẩm, nông nghiệp và nhiều lĩnh vực khác", Ángela Morellá-Aucejo, nhà nghiên cứu IDM tại Đại học Bách khoa València, kết luận.

Sự phát triển của chất diệt khuẩn nano thông minh là một bước tiến đáng kể trong cuộc chiến chống lại các tác nhân gây bệnh kháng kháng sinh và nhiễm trùng bệnh viện. Tiềm năng ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau của nó nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tiếp tục nghiên cứu và đổi mới công nghệ kháng khuẩn. Bằng cách tận dụng các đặc tính tự nhiên của tinh dầu và công nghệ nano tiên tiến, phương pháp tiếp cận mới này có thể mở đường cho các chiến lược kháng khuẩn hiệu quả và bền vững hơn.

Nguồn: nano-magazine.com