Nytt kopparmaterial har bakteriedödande effekt och kan döda 97 % av Staphylococcus aureus inom fyra timmar
En ny kopparprodukt kan hjälpa till att bekämpa det växande hotet från superbugs genom att döda bakterier snabbare och mer effektivt än vanlig koppar - mer än 100 gånger effektivare.
Koppar förstorades 2,000 gånger under ett svepelektronmikroskop, vilket avslöjade dess unika mikrokamliknande struktur.
Den nya kopparprodukten är resultatet av forskningssamarbete mellan RMIT University och Australiens nationella vetenskapsbyrå CSIRO, vars resultat just har publicerats i Biomaterials.
Koppar har länge använts mot olika bakteriestammar, inklusive den vanliga Staphylococcus aureus, eftersom jonerna som frigörs från metallytan är giftiga för bakterieceller.
Men som RMIT University Distinguished Professor Qian Ma förklarar, är processen långsam när man använder standardkoppar, och forskare runt om i världen arbetar för att påskynda den.
En vanlig kopparyta dödar cirka 97 % av Staphylococcus aureus inom fyra timmar.
Otroligt nog, när Staphylococcus aureus placerades på vår specialdesignade kopparyta förstörde den över 99,99% av cellerna på bara två minuter. Det är inte bara mer effektivt, det är 120 gånger snabbare.
Dessa resultat uppnåddes utan hjälp av någon medicin. Kopparkonstruktion har visat sig mycket effektiv för detta vanliga material.
Teamet tror att det nya materialet, när det väl utvecklats ytterligare, kan ha ett brett utbud av tillämpningar, inklusive antibakteriella dörrhandtag och andra beröringsytor i skolor, sjukhus, hem och kollektivtrafik, såväl som antibakteriella andningsskydd eller filtrering i ventilationssystem, och masker.
Teamet undersöker nu effektiviteten av förbättrad koppar mot SARS-COV-2, inklusive utvärdering av 3D-utskrivna prover.
Andra studier har visat att koppar kan vara mycket effektivt mot virus, vilket ledde till att US Environmental Protection Agency formellt godkände kopparytor för antiviral användning tidigare i år.
Studiens huvudförfattare Dr. Jackson Leigh-Smith sa att koppars unika porösa struktur är nyckeln till dess effektivitet som en snabb bakteriedödare.
Legeringen skapas med hjälp av en speciell koppargjutningsprocess som arrangerar koppar- och manganatomerna i en specifik struktur.
Manganatomerna avlägsnas sedan från legeringen med hjälp av en billig och skalbar kemisk process som kallas "avlegering", vilket lämnar ytan av ren koppar fylld med små håligheter i mikron och nanoskala.
Koppar är sammansatt av kamliknande mikroporer med mindre nanoporer inom varje tand; den har en enorm aktiv yta. Mönstret gör också ytan superhydrofil, eller hydrofil, så vatten finns på den som en platt film snarare än som droppar.
Den hydrofila effekten gör att bakteriecellerna har svårt att behålla sin form när de sträcks av ytans nanostrukturer, medan det porösa mönstret tillåter snabbare frisättning av kopparjoner.
Dessa kombinerade effekter orsakar inte bara strukturell nedbrytning av bakterieceller, vilket gör dem mer mottagliga för giftiga kopparjoner, utan främjar också upptag av kopparjoner av bakterieceller. Det är denna kombination av effekter som kraftigt påskyndar elimineringen av bakterier.
Forskare runt om i världen försöker utveckla nya medicinska material och anordningar för att hjälpa till att minska uppkomsten av antibiotikaresistenta superbugs genom att minska behovet av antibiotika. Läkemedelsresistenta infektioner ökar, och med ett begränsat antal nya antibiotika på marknaden kan utveckling av antibakteriella material spela en viktig roll för att hjälpa till att lösa detta problem.
Denna nya kopparprodukt erbjuder ett lovande och prisvärt alternativ i kampen mot superbugs och är bara ett exempel på hur CSIRO hjälper till att tackla den ökande risken för antibiotikaresistens.
Denna forskning initierades genom RMIT-CSIRO PhD Program och samfinansierades därefter av CASS Foundation, Melbourne, Australien. Denna innovativa process är för närvarande patenterad i USA, Kina och Australien.
