Obdobie zimných ochorení už máme zdá sa za sebou, no pre vedcov to ani náhodou neznamená, že sa v tejto oblasti končí ich výskum. S témou ako možno zabrániť rôznym ochoreniam a ich prenosu prišla na prvý Science Slam SAV polymérna chemička Majka Kováčová. Cieľom podujatia je popularizovať vedu a rozprávať o zjavne zložitých témach jednoducho. Mária však začala svoj krátky „slam“ veľmi vážne.
„Smrť. Niečo, čo nikto z nás tak skoro nechce zažiť. Choroba. No, tá asi tiež nepoteší. Ale sú miesta, kde sa týmto veciam jednoducho vyhnúť nedá. Predstavme si modelovú situáciu: ideme v MHD denne do práce a prisadne si k nám persóna s veľmi plodnou chrípkou, alebo nejakou inou chorobou. Vystupuje. Dotkne sa sedačky, operadla, držadla, tlačidla na vystupovanie dverí, no a o pár dní sa všetci vidíme v čakárni u lekára. Ako tam tak sedíme, pozeráme sa okolo, jeden človek kýcha, druhý kašle, tretí je pred kolapsom, no a potom rozmýšľate, že ako toto všetko vyzerá pod mikroskopom,“ hovorí Mária Kováčová z Ústavu polymérov Slovenskej akadémie vied.
Majka sa vo svojom výskume venuje príprave a charakterizácií antibakteriálnych polymérnych materiálov, konkrétne nanokompozitov na báze uhlíkových kvantových bodiek.
„Tu sa nachádza jeden typ baktérie, tamto ďalší mikroorganizmus, dokonca baktéria, ktorá je rezistentná na antibiotiká! No takmer ako biologické zbrane. Ale dá sa s tým vôbec niečo robiť? A čo keby sa napr. v nemocniciach už nemusela používať len klasická dezinfekcia, často s agresívnymi chemickými prostriedkami, ale stačilo by len obyčajné svetlo?“ Zamýšľa sa Mária Kováčová.
Mladá vedkyňa tvrdí, že aj svetlo by bolo schopné zabiť mikroorganizmy, a teda väčšinu druhov baktérií, ktoré sú schopné kolonizovať takmer každý povrch a prežívať na nich neskutočne dlhý čas, niektoré dokonca až roky.
„Baktéria by mohla na povrchu žiť, rozmnožovať sa a čakať na príležitosť, kedy nás dokáže ,napadnúť´. A vtedy prichádzajú na scénu naše uhlíkové kvantové bodky. Po zasvietení charakteristickou vlnovou dĺžkou svetla na takúto bodku, dochádza k jej excitácií, teda prijatí istého množstva energie. To znamená, že sa dostane z nižšej energetickej hladiny na vyššiu. Čo s tou energiou ale môže ďalej urobiť? Musí ju odovzdať. A to sa bežne deje dvomi spôsobmi – vyžiarením vo forme svetla alebo tepla. V našom prípade procesom nazývaným tzv. intersystem crossing a prechodom cez tripletový stav a odovzdaním energie na molekulu bežného kyslíka (vo vzduchu alebo vo vode), ktorá sa zmení na kyslíkový radikál. Tento radikál je po kontakte s baktériou schopný rozrušovať jej biologické štruktúry a vo finále spôsobuje až jej usmrtenie,“ povedala polymérna chemička.
Problém s výskytom baktérií a iných mikroorganizmov v nemocniciach, ale aj iných zariadeniach, by podľa nej raz mohli úplne vyriešiť uhlíkové kvantové bodky viazané v polymérnych matriciach.
„Tie si môžeme predstaviť ako malé guličky alebo loptičky vo veľkosti niekoľkých nanometrov. A ako veľký je taký jeden nanometer? No, milimeter si vieme asi všetci predstaviť, tak nanometer je o kilometre menší. 🙂 A, čo je jediným životným cieľom týchto uhlíkových kvantových bodiek? No predsa bakteriálna genocída,“ zavtipkovala mladá vedkyňa.
Uhlíkové kvantové bodky začínajú byť silno „agresívne“ keď na ne dopadne špecifické svetlo. Svojím počínaním zradikalizujú za bežných okolností mierumilovný kyslík, ktorý začne „napádať“ baktérie. Týmto spôsobom ich dokáže zničiť. Vedkyňa tak na podujatí, ktoré popularizuje vedu, jednoduchým a zaujímavým spôsobom ukázala, ako vedci dokážu vytvárať antibakteriálne povrchy. Na pomoc si zavolala aj figurantov, ktorí na pódiu simulovali zabíjanie baktérií.
„Potrebujeme 3 veci – svetlo, kyslík a naše kvantové bodky. Na Ústave polymérov SAV používame polyméry ako nosiče týchto kvantových bodiek. Vďaka nim môžeme veľmi rýchlo a jednoducho pripraviť napríklad spínače u doktora, kľučky od dverí, dokonca antibakteriálne okná, steny, podlahy, takmer všetko. Tieto bodky sa bežne vyrábajú z uhlíka. Všeobecne z biomasy alebo aj z piva, ktoré viacerí z vás držíte v rukách,“ prihovárala sa prítomnému publiku.
Podľa vedkyne je možné pripraviť si uhlíkové kvantové bodky aj doma, spaľovaním odpadu.
„Po stáročia sa na takéto antibakteriálne alebo antimikrobiálne vlastnosti využívalo striebro. To začne byť aktívne, keď príde do kontaktu s prítomnou vlhkosťou. Začne uvoľňovať svoje ióny, ktoré sa dostanú do baktérie, prestane sa rozmnožovať, tým pádom nerastie a nerozmnožuje sa. Na prvý pohľad to vyzerá efektívne, ale s používaním striebra sú spojené viaceré problémy. Vlhkosť sa kontroluje ťažšie ako osvetlenie a striebro sa môže kumulovať v organizme, často oxiduje a tým stráca svoj účinok a relatívne rýchlo degraduje. Zároveň je drahšie ako bežný uhlík. Najväčšou výhodou našich bodiek je aj to, že baktérie nie sú schopné vyvinúť si na ne rezistenciu. Keď to zhrniem, uhlíkové kvantové bodky, ktoré skúmame na našom ústave, sú ekologické, lacné, efektívne, nedegradujú, ale hlavne – zabíjajú dotykom,“ povedala na záver Mária Kováčová.
Spracovala: Monika Hucáková pre portál Veda na dosah
Foto: SAV
Uverejnila: VČ