Rukudzo Chihota, studentka II semestru kierunku Smart Manufacturing w Centrum Kształcenia Międzynarodowego PŁ na prestiżowej konferencji WE Local Prague 2025 zaprezentowała wyniki swoich badań dotyczące kompozytów o właściwościach bakteriobójczych. Konferencja zorganizowana przez Society of Women Engineers w Pradze przyciągnęła kobiety inżynierki i specjalistki z branży technologicznej z różnych zakątków globu.
„To było inspirujące wydarzenie, pełne niesamowitych kobiet z branży STEM. Cieszę się, że mogłam podzielić się swoją pracą i wymienić doświadczenia z uczestnikami z całego świata!” – relacjonuje Rukudzo.
Badania nad nowymi biomateriałami o właściwościach bakteriobójczych studentka podjęła pod opieką dr hab. inż. Anny Sobczyk-Guzendy z Instytutu Inżynierii Materiałowej. Początkową fazę tych badań przedstawiono w artykule Polysiloxane-Based Composite Coatings with Bactericidal Additives, w którym Rukudzo Chihota była pierwszym autorem we współpracy z dr. hab. inż. Heronimem Szymanowskim, dr. hab. Witoldem Kaczorowskim, dr. hab. inż. Jackiem Grabarczykiem, dr inż. Aleksandrą Jastrzębską, prof. Piotrem Niedzielskim, dr inż. Katriną Los i dr hab. inż. Anną Sobczyk-Guzendą.
Rukudzo Chihota przy posterze opisujacym wyniki badań
O prowadzonych badaniach Rukudzo Chihota pisze:
Postępy w technologii urządzeń medycznych w ostatnich latach nie tylko zwiększyły komfort pacjentów, ale również znacząco wydłużyły średnią długość życia. Niemniej jednak, infekcje związane z urządzeniami medycznymi pozostają poważnym problemem, często prowadząc do powikłań takich jak uszkodzenia tkanek czy niewydolność narządów. Choć antybiotyki są często stosowane w walce z tymi infekcjami, rosnące zagrożenie związane z opornością na antybiotyki stanowi coraz większe ryzyko. Aby skutecznie temu przeciwdziałać, konieczne jest opracowanie biomateriałów o właściwościach bakteriobójczych.
W prowadzonej pracy zbadano wpływ naturalnych i syntetycznych dodatków w różnych stężeniach do matrycy polisiloksanowej, aby uzyskać kompozyty o właściwościach bakteriobójczych. Naturalne dodatki, takie jak czarnuszka, goździki i kurkuma, które są intensywnie badane pod kątem właściwości przeciwdrobnoustrojowych, zostały porównane ze srebrem, znanym środkiem antyseptycznym, oraz grafenem, który wykazuje potencjalne właściwości bakteriobójcze, choć jeszcze nie do końca potwierdzone.
Pierwszy etap badań obejmował wytworzenie kompozytów polisiloksanowych zawierających różne stężenia wspomnianych proszków w postaci litych próbek. Następnie przeprowadzono szereg testów, aby ocenić nie tylko ich właściwości bakteriobójcze, ale także wpływ na właściwości fizykochemiczne, takie jak struktura chemiczna, zwilżalność powierzchni, chropowatość, twardość i morfologia powierzchni.
Na podstawie uzyskanych wyników wybrano najbardziej obiecujące receptury kompozytów i wytworzono z nich powłoki na wypolerowanych podłożach wykonanych ze stali medycznej 316L oraz szkła. Przyczepność tych powłok do zastosowanych podłoży została określona za pomocą innowacyjnej, opracowanej w ramach badań, metody odrywania powłok przy użyciu wielofunkcyjnego urządzenia firmy Brüker.
Uzyskane wyniki wykazały, że wszystkie otrzymane materiały charakteryzowały się wysokimi właściwościami bakteriobójczymi, z najsilniejszym działaniem wykazanym przez próbki z dodatkiem kurkumy, czarnuszki, goździków i srebra w wysokich stężeniach w matrycy polimerowej. Badania potwierdziły, że przeżywalność bakterii była niższa na wszystkich powierzchniach kompozytów w porównaniu do czystego polisiloksanu.
Zaobserwowano, że goździki i czarnuszka niekorzystnie wpływały na sieciowanie polimeru, co stanowi punkt wyjścia do dalszych badań w tym zakresie. Dodatki miały również istotny wpływ na właściwości mechaniczne matrycy polisiloksanowej: grafen zwiększał twardość kompozytów, natomiast kurkuma wyraźnie poprawiała przyczepność powłok do bardzo gładkich powierzchni, co podkreśla jej duży potencjał w zwiększaniu trwałości powłok stosowanych w urządzeniach medycznych.
Przeprowadzone badania mogą znacząco przyczynić się do poprawy kontroli zakażeń w placówkach opieki zdrowotnej, a także do rozwoju innowacyjnych, bezlekowych technologii medycznych. Ponadto bakteriobójczy charakter i trwałość kompozytów, zarówno w postaci materiałów litych, jak i powłok na różnych powierzchniach, są cechami materiałowymi oczekiwanymi i pożądanymi przez wielu producentów tworzyw sztucznych, silikonów, farb i innych materiałów użytkowych. Praca ta dowiodła, że poprzez zastosowanie dodatków bezpiecznych dla zdrowia człowieka, takich jak kurkuma, do syntetycznych matryc polimerowych, można nie tylko zwiększyć ich właściwości antyseptyczne, ale także znacząco poprawić właściwości mechaniczne otrzymanych kompozytów.
