bakteri, nanopartikel emas, inframerah
Ilustrasi tentang bagaimana sel-sel bakteri pada cakram emas nanoporous mati setelah terpapar cahaya inframerah dekat.(Credit: Greggy M. Santos and Wei-Chuan Shih)

Bhataramedia.com – Para peneliti telah mengembangkan teknik baru untuk membunuh bakteri dalam hitungan detik menggunakan cakram nanopartikel emas berpori dan cahaya. Hal ini menurut penelitian yang diterbitkan di Optical Materials Express, sebuah jurnal yang diterbitkan oleh Optical Society. Metode ini suatu hari dapat membantu rumah sakit mengobati beberapa infeksi umum tanpa menggunakan antibiotik, yang dapat membantu mengurangi resiko penyebaran resistensi antibiotik.

“Kami menunjukkan bahwa semua bakteri tewas cukup cepat, dalam 5 sampai 25 detik. Itu adalah proses yang sangat cepat,” kata penulis koresponden, Wei-Chuan Shih, seorang profesor di departemen elektronika dan teknik komputer, University of Houston, Texas.

Para ilmuwan membuat nanopartikel emas di laboratorium dengan melarutkan emas, mengurangi logam menjadi lebih kecil, sampai ukuran harus diukur dalam nanometer. Satu nanometer sama dengan sepermiliar meter. Satu helai rambut manusia berukuran antara 50.000 sampai 100.000 nanometer pada diameter. Setelah dikecilkan, partikel dapat dibuat menjadi berbagai bentuk termasuk batang, segitiga atau cakram.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa nanopartikel emas menyerap cahaya dengan kuat, mengubah foton secara cepat menjadi panas dan mencapai suhu cukup panas untuk menghancurkan berbagai jenis sel terdekat, termasuk sel-sel kanker dan bakteri.

Pada tahun 2013, Shih dan koleganya dari University of Houston menciptakan cakram nanopartikel emas jenis baru, dengan diameter beberaa ratus nanometer. Cakram ini penuh dengan pori-pori, membuat tampilan artikel seperti spons yang membantu meningkatkan efisiensi pemanasan sembari menjaga stabilitasnya, kata Shih.

Pada karya baru ini, para peneliti berangkat untuk menguji sifat antimikroba dari nanopartikel baru mereka ketika diaktifkan oleh cahaya. Mereka menumbuhkan bakteri di laboratorium termasuk E. coli dan dua jenis bakteri tahan panas yang berkembang pada lingkungan yang paling panas, seperti mata air panas di Yellowstone National Park.

Kemudian, mereka menempatkan sel-sel bakteri pada permukaan cakram kecil dengan lapisan tunggal dan menyinarinya dengan cahaya inframerah dekat, mereka menggunakan tes viabilitas sel dan pencitraan SEM untuk melihat persentase sel yang selamat dari prosedur.

Dengan menggunakan pencitraan kamera thermal, tim peneliti menunjukkan bahwa suhu permukaan partikel mencapai suhu hingga 180 derajat Celcius hampir seketika, “memberikan kejutan termal” ke sekitarnya. Akibatnya, semua sel bakteri tewas dalam 25 detik, para peneliti melaporkan.

E. coli terbukti paling rentan terhadap prosedur tersebut, semua sel mati hanya setelah lima detik paparan laser. Dua jenis bakteri lain membutuhkan 25 detik, tetapi itu masih jauh lebih cepat daripada metode sterilisasi tradisional seperti menggunakan air mendidih atau oven kering-panas, yang dapat membutuhkan waktu berjam-jam, kata Shih. Waktu ini “jauh lebih cepat” dari array nanopartikel lainnya yang telah ditunjukkan pada beberapa studi terbaru lainnya, para peneliti menulis. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tingkat yang sama dari kematian sel pada studi baru ini berkisar dari 1 sampai 20 menit.

Dalam uji coba kontrol, para peneliti menemukan bahwa baik cakram emas atau cahaya dari laser saja dapat membunuh sel hampir sama banyaknya.

Teknik ini memiliki aplikasi biomedis penting yang potensial, kata Shih. Saat ini, para peneliti sedang menyelidiki menggunakan partikel ini sebagai pelapis sederhana untuk kateter, untuk membantu mengurangi jumlah infeksi saluran kemih di rumah sakit.

“Apapun prosedur yang diaktifkan oleh cahaya akan lebih mudah untuk diterapkan di samping tempat tidur pasien. Kita tidak harus membuang dan mengganti kateter setiap saat, tetapi kita dapat membersihkannya sebelum digunakan,” katanya, seperti dilansir Optical Society (17/03/2016).

Aplikasi potensial lainnya yang sedang diteliti adalah mengintegrasikan nanopartikel dengan membran penyaring di dalam filter air kecil, untuk membantu meningkatkan kualitas air, katanya.

Referensi Jurnal :

Greggy M. Santos, Felipe Ibañez de Santi Ferrara, Fusheng Zhao, Debora F. Rodrigues, Wei-Chuan Shih. Photothermal inactivation of heat-resistant bacteria on nanoporous gold disk arrays. Optical Materials Express, 2016; 6 (4): 1217 DOI: 10.1364/OME.6.001217.

loading...