Антимикробные свойства полимера обусловлены его уникальной молекулярной структурой: вода притягивается к химически модифицированным звеньям с группами сульфоновой кислоты.
"Когда микробы вступают в контакт с полимером, вода на их поверхности взаимодействует с функциональными группами сульфоновой кислоты в полимере, создавая кислотный раствор, который убивает бактерии и вирусы", – говорит Реза Гилади, доцент кафедры химии в Университете Северной Каролины и соавтор статьи. "Эти кислотные растворы можно сделать более или менее мощными, контролируя количество функциональных групп сульфоновой кислоты в полимере".
Исследователи испытали полимер на шести типах бактерий, включая три штамма, устойчивых к антибиотикам: MRSA, ванкомицин-устойчивый Enterococcus faecium и карбапенем-устойчивый Acinetobacter baumannii. Когда 40% или более звеньев содержат группы сульфоновой кислоты, то полимер убивает 99,9999% каждого штамма бактерий в течение пяти минут.
Полимер проверили и на воздействие трёх вирусов: аналога вируса бешенства, штамма гриппа и штамма человеческого аденовируса. Полимер смог полностью уничтожить грипп и аналог бешенства в течение пяти минут. Отмечается, что полимер с более низкими концентрациями групп сульфоновой кислоты не оказывал действия против аденовируса человека, но смог уничтожить 99,997% этого вируса при более высоких уровнях сульфоновой кислоты.
Одной из проблем исследователей было то, что антимикробный эффект полимера со временем постепенно ухудшается из-за нейтрализации групп сульфоновой кислоты. Однако они обнаружили, что полимеру можно полностью вернуть свойства с помощью кислотного раствора. Для этого можно просто опрыскать поверхность полимера уксусом.
Исследователи считают, что их работа – новый многообещающий подход к созданию антимикробных поверхностей для борьбу с лекарственно устойчивыми патогенами, особенно – больничными инфекциями, которые осложняют восстановление пациентов. Кроме того, такой полимер универсален: его можно будет использовать для очистки воды, элементов солнечных батарей и газоразделительных мембран, а также он безопасен для окружающей среды и, поскольку легко перерабатывается, может использоваться повторно.
Исследование проведено командой из Университета Северной Каролины. Результаты опубликованы в журнале Materials Horizons.
