Nowy projekt „Mechanizmy interakcji pomiędzy rzadko spotykanymi fazami 2D MXenes a komórkami bakteryjnymi”

Dlatego też istnieje duże zapotrzebowanie na opracowanie nowych rozwiązań i materiałów posiadających selektywne, efektywne i przede wszystkim ukierunkowane działanie biobójcze w stosunku do mikroorganizmów. Taki jest właśnie cel projektu Preludium 17 pt. ‘Mechanizmy interakcji pomiędzy rzadko spotykanymi fazami 2D MXenes a komórkami bakteryjnymi’, realizowanego przez mgr inż. Anitę Wojciechowską na Wydziale Inżynierii Materiałowej PW. Znaczące postępy w technologii nanomateriałów zapewniają obecnie wiele możliwości rozwoju alternatywnych terapii oraz środków bioaktywnych. W rezultacie, rozwój nowych nanomateriałów o unikatowej bioaktywności jest obecnie jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin nano-nauki.

Dwuwymiarowe (2D) nanomateriały zyskały w ostatnim czasie również wiele uwagi ze względu na ich wyjątkową aktywność przeciwbakteryjną. W tym obszarze interesujące są fazy MXenes (węgliki i azotki lekkich metali przejściowych), z uwagi na ich unikatowe właściwości fizyko-chemiczne oraz strukturę, umożliwiające łatwą modyfikację i projektowanie m.in. struktur o charakterze hybrydowym. Materiały te charakteryzuje zapis ‘M_n+1X_nT_x’, który odzwierciedla ich układ stechiometryczny oraz obecność chemicznych grup funkcyjnych, gdzie: M stanowi lekki metal przejściowy, X - węgiel i/lub azot, n = 1, 2 lub 3, T_x odpowiada sumarycznie grupom -OH, =O, -COOH, oraz -F. Dzięki tym grupom fazy MXenes posiadają użyteczne w projekcie właściwości, takie jak antybakteryjność czy bio-adsorpcja względem komórek bakteryjnych. W fazach MXenes występuje warstwowe ułożenie M_n+1X_nT_x, dzięki któremu, charakteryzują się one morfologią i strukturą charakterystyczną dla materiałów 2D.

Głównym celem naukowym i poznawczym projektu jest przedstawienie potencjalnych toksycznych mechanizmów działania rzadko badanych, nowych członków rodziny materiałów dwuwymiarowych (2D) MXenes z komórkami bakteryjnymi w kontekście (i) specyficznych interakcji mających charakter fizykochemiczny między fazami 2D MXenes a powierzchnią komórki oraz jej wnętrzem, a także (ii) funkcjonowania komórek na poziomie molekularnym. W ramach projektu zbadane zostaną rzadko spotykane dwuwymiarowe nano-kryształy 2D karbidków lekkich metali przejściowych, o różnej stechiometrii i składzie chemicznym, charakteryzujące się unikalnymi cechami, które są intrygujące w kontekście poszukiwania potencjalnych innowacyjnych środków bioaktywnych. Zaplanowane badania podstawowe interakcji nano-kryształów 2D faz MXenes w aspekcie ich toksyczności badanej in vitro w kierunku interakcji z komórkami bakteryjnymi umożliwią uzyskanie niezbędnych informacji o wpływie ich właściwości na obserwowane mechanizmy.