3D-печатные ферроэлектрические материалы могут уничтожать вредные бактерии, включая кишечную палочку

Инженеры из Университета Бата совместно с коллегами из Университета Ольстера впервые успешно создали новый вид ферроэлектрического композитного материала с антимикробными свойствами с помощью нового процесса 3D-печати из нескольких материалов, сообщает пресс-служба университета.

В основе инновации лежит явление сегнетоэлектричества (в англ. ферроэлектричества), представляющее собой свойство некоторых полярных материалов генерировать электрический поверхностный заряд в ответ на изменение механической энергии или температуры. Этот электрический заряд приводит к образованию свободных радикалов, известных как реактивные формы кислорода (РФК), которые уничтожают бактерии. Это происходит благодаря микроэлектролизу молекул воды на поверхности поляризованного ферроэлектрического композитного материала.

Композитный материал, используемый для использования этого явления, изготовлен путем встраивания микрочастиц ферроэлектрического цирконата-титаната бария-кальция (BCZT) в поликапролактон (PCL) - биоразлагаемый полимер, широко используемый в биомедицинских приложениях. Смесь ферроэлектрических частиц и полимера затем подается в 3D-биопринтер для создания скаффолдов пористой формы с большой площадью поверхности, способствующей образованию РФК.

Испытания показали, что даже при заражении высокой концентрацией агрессивных бактерий E.coli (кишечная палочка), композит может полностью уничтожить их без внешнего вмешательства, убивая 70% всего за 15 минут.

Исследовательская работа "Additively Manufactured Ferroelectric Particulate Composites for Antimicrobial Applications" опубликована в журнале Advanced Materials Technologies.