Tháng 09, 2019
Thứ hai
Thứ Bảy, ngày 15/08/2020 11:20 AM (GMT+7)

Tạo ra bề mặt kim loại diệt khuẩn lấy cảm hứng từ thiên nhiên

Mô phỏng bề mặt của một số kim loại và côn trùng trong tự nhiên, các nhà khoa học nâng cấp công nghệ và tạo ra vật liệu tiêu diệt virus gây bệnh.

Sau Covid-19, chúng ta nhận ra có rất nhiều chủng virus nguy hiểm có thể đe dọa đến tính mạng vật chủ và con người. Đáng sợ hơn, mỗi khi các nhà khoa học điều chế ra thuốc hay vaccine mới thì vi khuẩn, virus cũng biến đổi mạnh mẽ hơn để kháng lại. Đôi khi tốc độ kháng thuốc của virus còn nhanh hơn tốc độ tạo thuốc. Kết quả, số lượng các bệnh khó chữa trị càng ngày càng tăng.

Tạo ra bề mặt kim loại diệt khuẩn lấy cảm hứng từ thiên nhiên - 1

Các bề mặt kim loại có khả năng kháng khuẩn tốt và sẽ càng tốt hơn nếu công nghệ cao được áp dụng vào.

Larrouy-Maumus, nhà nghiên cứu bệnh truyền nhiễm tại Đại học Hoàng gia London, Anh Quốc cho biết: “Bề mặt chúng ta tiếp xúc thường ngày hóa ra lại chính là trung gian truyền bệnh. Virus corona có thể tồn tại trên mặt bìa cứng đến 24 giờ và “lì lợm” ở lại đến 3 ngày trên bề mặt nhựa và inox. Nhiều vi khuẩn, mầm bệnh còn thậm chí sống hằng tuần, hằng tháng; vì vậy, vệ sinh lau chùi những mặt tiếp xúc này là vô cùng cần thiết.”

Diệt khuẩn nhờ kim loại

Kim loại nhận được nhiều lời khen ngợi nhất khi bảo vệ con người khỏi bệnh tật chính là bạc, nhưng bạc chỉ kích hoạt đặc tính kháng khuẩn khi trong điều kiện độ ẩm nhất định.

Giết chết mầm bệnh trước khi chúng có cơ hội lây nhiễm qua người qua cách tráng bề mặt tiếp xúc bằng vật chất mang khả năng triệt tiêu vi khuẩn và virus, ông Larrouy cho rằng ứng viên sáng giá khác ngoài bạc là hợp kim đồng. Ion của đồng kháng khuẩn đến 99,9%, tiêu diệt virus, vi khuẩn chỉ trong vòng 2 giờ.

Tạo ra bề mặt kim loại diệt khuẩn lấy cảm hứng từ thiên nhiên - 2

Những bề mặt “nóng” thường xuyên va chạm như nút bấm thang máy cần được làm bằng loại hợp kim mới, giúp kháng được vi khuẩn.

Đồng đã xuất hiện từ thời các nền văn minh cổ đại nhưng lại không được nhiều người sử dụng, bởi vì kim loại màu đỏ này không hề rẻ lại vừa khó vệ sinh, đặc biệt là dễ bị bào mòn. Do đó, các nhà nghiên cứu nghĩ ý tưởng chỉ bọc hợp kim đồng vào những điểm tiếp xúc thường xuyên như nút bấm thang máy hay tay cầm mở cửa.

Bằng các công nghệ hiện đại, người ta thay đổi bề mặt đồng bằng cách bắn tia laze để tạo ra bề mặt xù xì hơn. Cách làm này giúp tăng diện tích, đồng nghĩa có thể giết nhiều vi khuẩn gây hại hơn.

Các nhà khoa học tại trường Đại học Purdue (Mỹ) phát triển thêm các ứng dụng của đồng để loại bỏ những chủng vi khuẩn kháng sinh mạnh. Phương pháp sử dụng đồng không những hữu ích trong công cuộc chống dịch Covid-19 hiện nay mà còn hỗ trợ tuyệt vời trong phẫu thuật cấy ghép.

Tạo ra bề mặt kim loại diệt khuẩn lấy cảm hứng từ thiên nhiên - 3

Nhân viên y tế đặt ưu tiên hàng đầu trong việc vệ sinh và diệt khuẩn phòng khám, nếu không sẽ xảy ra tình trạng lây nhiễm chéo rất khó lường.

Ngoài ra, nhà hóa sinh Elena Ivanova tại Đại học danh tiếng RMIT (Úc), còn cho rằng mật độ và hình dạng của vật liệu cũng ảnh hưởng tới khả năng diệt vi khuẩn, cũng như chủng loại cụ thể. Lấy ví dụ như dạng zigzag sẽ diệt hiệu quả vi khuẩn ở bộ lọc điều hòa và trong nước; với tấm graphen, cấu trúc tổ ong cùng những gờ sắc bén sẽ cắt xuyên qua màng tế bào giúp giết vi khuẩn.

Kim loại titan cũng cho thấy khả năng kháng vi sinh vật bằng cách chế tạo thành nhiều dạng khác nhau. Titan dioxit mang đặc tính làm bất hoạt vi khuẩn khi tiếp xúc với tia UV và được ứng dụng chủ yếu trong nha khoa.

Cứu cánh từ thiên nhiên

Ve sầu nổi tiếng với bộ cánh đặc biệt có khả năng tự làm sạch. Đặc tính siêu chống nước tương tự như lá sen khiến chất lỏng và chất bẩn không thể bám vào bề mặt cánh. Bà Elena nhấn mạnh, nhờ sở hữu lớp gai cực nhỏ bao bọc cánh, tế bào vi khuẩn không thể tiếp xúc và sinh trưởng trên ve sầu.

Đây là cơ chế độc đáo mà mẹ thiên nhiên ban tặng cho giống loài biểu tượng của mùa hè. Lấy cảm hứng từ đó, nhiều nghiên cứu đã tiến hành tìm ra loại vật chất mang công năng tương tự để áp dụng vào cuộc sống.

Tạo ra bề mặt kim loại diệt khuẩn lấy cảm hứng từ thiên nhiên - 4

Các nhà nghiên cứu đang mô phỏng và tái tạo cánh ve sầu nhờ đặc tính chống virus tốt của nó.

Alejandra Ponce, kỹ sư hóa học tại Universidad Nacional de Mar del Plata, Argentina lại tìm thấy cảm hứng từ tinh dầu. Ông cho biết: “Tinh dầu được chứng minh có khả năng kháng khuẩn hiệu quả. Cụ thể, tinh dầu tràm trà vô hiệu hóa hơn 95% virus trong vòng từ 5 đến 15 phút sau khi tiếp xúc.”

Vỏ sồi và chiết xuất từ ​​hoa bia còn được ứng dụng triệt để để tạo ra lớp phủ giống như nhựa, ngăn chặn sự phát triển của một số loại vi khuẩn. Dù tiềm năng lớn, nghiên cứu về các ứng dụng phủ bề mặt tiềm năng của các chất chiết xuất từ ​​thực vật kháng khuẩn phần lớn vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm.

Tạo ra bề mặt kim loại diệt khuẩn lấy cảm hứng từ thiên nhiên - 5

Vỏ sồi nổi tiếng với khả năng diệt khuẩn, được nhiều nơi sử dụng làm gỗ lát sàn.

Về mặt lý thuyết, những vất liệu lấy cảm hứng từ động thực vật có thể biến thành lớp phủ chống lại mầm bệnh, nhưng các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết quá nhiều về cấu tạo chính mà mẹ thiên nhiên đã dày công tạo ra, cũng như khả năng chống virus cụ thể nào mà chúng có thể làm được.

Cẩn trọng vẫn hơn

Nhìn chung, có vô vàn vật liệu tiềm năng để tạo ra một bề mặt kháng khuẩn, nhưng vì chúng đều xuất phát từ một cơ chế đặc trưng là bao phủ, nên để đưa ra một phương pháp tiêu diệt riêng biệt cho một chủng virus gây bệnh, giới khoa học như phải mò kim đáy bể.

Dù một số hợp kim có cơ chế tự làm sạch, nhưng một số khác về lâu dài khả năng kháng khuẩn sẽ suy giảm nếu không vệ sinh. Vì vậy ở những quốc gia có điều kiện kinh tế eo hẹp, vệ sinh công cộng không đảm bảo, người dân khó có thể gột rửa làm sạch các bề mặt chống khuẩn.

Tạo ra bề mặt kim loại diệt khuẩn lấy cảm hứng từ thiên nhiên - 6

Cần chủ động thực hiện các biện pháp phòng chống dịch thay vì quá chờ đợi vào một biện pháp cứu cánh từ công nghệ. Ảnh: AFP.

Ngày nay, vì kháng sinh không còn có tác dụng rõ rệt với bệnh nữa và Covid-19 thì đang tàn phá cả thế giới, nguy cơ nhiễm trùng thứ phát do vi khuẩn tăng lên. Một nghiên cứu cho thấy 50% bệnh nhân tử vong tại bệnh viện ở Trung Quốc do nhiễm Covid-19 cũng bị nhiễm một mầm bệnh khác.

Bên cạnh đó, dấy lên nhiều lo ngại về "nguy cơ phát triển đề kháng của vi sinh vật chống lại các lớp phủ bề mặt như bạc hoặc đồng", mặc dù Larrouy-Maumus tin rằng vì vi khuẩn đã không phát triển khả năng kháng đồng trong 3.000 năm qua, chúng sẽ không có khả năng như vậy trong tương lai.

Tuy nhiên, bất kể công nghệ có tân tiến đến đâu, người dân vẫn cần phải tuân thủ các biện pháp giữ vệ sinh và không nên phụ thuộc quá vào cách tiếp cận bề mặt kháng khuẩn này.

Tuệ Huy (Theo BBC Future)

Tin đọc nhiều

Quay màn hình trên Windows 10 mà không cần phần mềm Nếu đang sử dụng Windows 10, bạn có thể tận dụng nhanh thanh...
Nhà khoa học Việt-Úc xây mạng lưới cảnh báo ngập thông minh ở TP.HCM Sử dụng cảm biến thông minh và tiết kiệm năng lượng, các nhà...
TP.HCM đủ khả năng phát triển ngành công nghiệp vi cơ điện tử Trong giai đoạn 2017-2020, ngành công nghiệp MEMS của TP.HCM...
Hành trình của Sophia - nữ robot giống người nhất thế giới Thế giới tương lai hiện ra trước mắt qua cuộc hành trình của...