受贻贝启发的抗菌涂层可保护卫生织物免受污染
UAB 和 ICN2 的研究人员开发了一种创新材料，可以对抗病原体的传播、感染和抗菌素耐药性。受贻贝分泌的粘附在岩石上的物质的启发，它可以用作保护医疗保健织物的涂层，并为纸张、棉花、外科口罩和商业膏药等常用材料提供有效的替代品。
抗生素的过度使用导致了抗菌素耐药性(AMR)的产生，这对全球公共卫生构成了日益严重的威胁。当细菌随着时间的推移发生变化并且不再对药物、抗生素和其他相关抗菌药物产生反应时，就会发生抗菌素耐药性，从而使感染更难治疗，并增加病原体传播、严重疾病和死亡的风险。
事实上，世界卫生组织 (WHO) 和联合国 (UN) 报告称，抗菌素耐药性对全世界人类健康构成重大威胁，到 2050 年可能会超过癌症，成为世界头号死因。
在这种情况下，开发新型且更有效的抗菌材料对于减少病原体传播、从而预防感染至关重要。相关的是控制医院和其他医疗机构等健康环境中的细菌种群，以避免所谓的医院感染，这主要是由于生物医学表面上的细菌定植所致。
如今，这种类型的感染是工业化国家第六大死因，在发展中国家则更高，尤其影响免疫功能低下和重症监护患者(例如烧伤)以及患有糖尿病等慢性病的患者。
在可能传播细菌群的不同材料中，织物是患者护理中不可或缺的一部分：从医生、外科医生和护士的衣服到直接接触的医用窗帘、床单、枕套、口罩、手套和绷带有缝线和伤口。由于所有这些原因，医用织物的抗菌涂层已成为一个非常活跃的研究领域。
来自 UAB 生物化学和分子生物学系、UAB 神经科学研究所 (INc-UAB) 和加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所 (ICN2) 的研究人员开发了一系列生物相容性和仿生涂层，这些涂层是由儿茶酚之间的共聚产生的衍生物和氨基末端配体。
基于此，他们证明了这些受贻贝启发的涂层可以作为有效的抗菌材料，因为它们在空气和潮湿大气中随着时间的推移会发生化学演化，有利于活性氧(ROS)的持续形成。事实上，除了 ROS 的形成之外，合成方法还会导致表面游离氨基过量，从而导致病原体膜的破坏。
UAB 教授 Victor Yuste 和 ICN2 研究员解释说：“涂层中发现的主要成分之一(儿茶酚和多酚衍生物)存在于贻贝分泌的链中，这些成分是贻贝在极端条件下(在盐水下)粘附到岩石上的原因”萨尔维奥·苏亚雷斯。“事实上，我们开发的涂层受到这种生物体的启发，使其能够粘附在几乎任何类型的表面上，此外，对不同的环境条件(例如湿度或液体的存在)具有很强的抵抗力。
“此外，与其他最终产生耐药性并因此迅速失去效力的杀菌系统相比，天然化合物有助于获得更具生物可降解性、生物相容性的材料，且具有较低的抗菌耐药性。”
所有常用的卫生设备，如纸、棉花、手术口罩和商业膏药，都表现出内在的多途径抗菌活性，对多种微生物物种具有快速反应。其中包括对极端环境条件产生抵抗力的微生物(例如枯草芽孢杆菌)，以及被认为是造成许多当前感染的主要来源的病原体，特别是在医疗机构中获得的感染。
这些病原体包括革兰氏阴性(大肠杆菌和铜绿假单胞菌)和革兰氏阳性(金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 - MRSA 和粪肠球菌)的多重耐药微生物。这些材料还表现出对抗真菌(例如白色念珠菌和耳念珠菌)的功效。
此外，它在潮湿的大气中得到了有效的应用，就像在存在呼吸道飞沫和/或其他生物液体的医疗保健环境中一样，从而降低了间接接触传播的风险。这种抗菌活性归因于直接接触杀灭过程，其中病原体最初通过儿茶酚分子和其他多酚衍生物附着在涂层上。
然后，多途径抗菌作用被激活，主要集中在持续产生生物安全水平的ROS以及与暴露于表面的质子氨基的静电相互作用。这些抗菌机制诱导对病原体的快速(细菌180分钟，真菌24小时)和有效(超过99%)的反应，对微生物造成不可逆转的损害。
这些创新涂料采用经济实惠的材料和基于绿色化学的方法，在温和条件下进行简单的一步和可扩展的合成。此外，其组合物的多酚性质和不存在额外的外部抗菌剂增强了仿生涂层的简单性，并避免了 AMR 的诱导及其对宿主细胞和环境的细胞毒性作用。
值得一提的是，对颜色、厚度和附着力等不同参数进行了微调，从而为最终材料应用的不同需求提供了适应性的解决方案。总的来说，所设计的仿生涂层已显示出进一步转化为临床的巨大潜力，因为它们代表了现有抗菌材料的可行替代品。