Tutkimus

Uusi valolla aktivoituva materiaali suojaa ihmisjoukkoja viruksilta ja superbakteereilta

LASU-tutkimusryhmä Festia-laboratoriossa
LASU-tutkimusryhmä kuvattiin Festia-laboratorion tiloissa Hervannan kampuksella. Vas. eturivissä Tuula Heinonen, Lijo George ja Zafar Ahmed, takarivissä Nikita Durandin, Ville Santala ja Alexander Efimov. Kuva: Jonne Renvall / Tampereen yliopisto
Tampereen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet valolla aktivoituvan väriaineen, joka tuhoaa bakteereja, sieniä ja viruksia tekstiilien pinnoilta. Uraauurtavalle keksinnölle on annettu nimi LASU (light-activated antimicrobial substance), ja sitä voitaisiin tulevaisuudessa käyttää esimerkiksi kasvomaskeissa suojelemaan ilmateitse välittyviltä sairauksilta kuten COVID-19 ja lääkkeille vastustuskykyisiltä bakteereilta.

Tampereen yliopiston tutkijat ovat viimeisten viiden vuoden ajan kehittäneet valolla aktivoituvaa materiaalia, joka desinfioi itsensä valon vaikutuksesta ja jota voidaan käyttää ihmisten suojaamiseen mm. lääkkeille vastustuskykyisiä infektioita ja viruksia vastaan. Tutkimusryhmän johtajan, tohtori Alexander Efimovin mukaan innovatiivinen LASU-patenttiperhe on myyty suomalaiselle startup-yritykselle Plasmonics Oy:lle, joka jatkaa keksinnön kaupallistamista.

– Olemme osoittaneet, että LASU on vakaampi ja tehokkaampi kuin parhaat tähän mennessä tunnetut valoherkisteet, ja mikä tärkeintä, se toimii tavallisessa sisävalossa ja soveltuu massatuotantoon. Materiaali voidaan valmistaa yksinkertaisella värjäyksellä niin, että se desinfioi itsensä tehokkaasti todellisissa olosuhteissa. Olemme testanneet LASU-väriaineen turvallisuusstandardien mukaisesti, ja sitä voidaan käyttää materiaaleissa ja esineissä, jotka ovat ihokosketuksessa ihmisten kanssa, Efimov toteaa.

Käsittely LASU-väriaineella tuottaa itsedesinfioituvia materiaaleja, jotka ovat samanaikaisesti tehokkaita sekä monenlaisia mikro-organismeja – kuten bakteereja, sieniä ja viruksia – että toistaiseksi tuntemattomia kantoja vastaan.

– Tämä tekee LASUsta täydellisen ratkaisun tulevia pandemioita ja virusmutaatioita vastaan. LASUlla käsiteltyjä materiaaleja voidaan käyttää esimerkiksi henkilösuojaimissa ja ensihoitovälineissä kriisi- ja epidemia-alueilla sekä ennaltaehkäisevänä toimena bioterrorismia vastaan, sanoo Pasi Keinänen, joka toimii General Managerina Plasmonicsilla.

Kestävä ja helppokäyttöinen väriaine superbakteereja vastaan

Uuden lähestymistavan ytimessä on taudinaiheuttajien fotodynaaminen inaktivointi (photodynamic inactivation of pathogens, PACT), jossa käytetään valoherkisteitä. Valon säteilyn vaikutuksesta syntyy reaktiivisia happilajeja (ROS), jotka tuhoavat käsiteltyjä soluja hapettamalla.

– PACT-menetelmällä on merkittäviä etuja. Ensinnäkin fotodynaaminen inaktivointi on prosessi, joka vaikuttaa kaikkiin taudinaiheuttajiin samanaikaisesti, mukaan lukien sienet, virukset ja ennestään havaitsemattomat mikrobit. Yleisenä hapetusprosessina se on myös tehokas moniresistenttejä taudinaiheuttajia vastaan. PACT ei myöskään aiheuta resistenssiä käsitellyissä mikro-organismeissa, Alexander Efimov selittää.

LASU-käsitellyt materiaalit ovat poikkeuksellisen tehokkaita antibiooteille vastustuskykyisiä E. coli- ja A. baylyi -bakteereja, metisilliinille vastustuskykyistä S. aureusta ja vankomysiinille vastustuskykyistä E. faecium -bakteeria sekä Candida-hiivainfektioita ja HCoV-229-koronavirusta vastaan.

Lisäksi vakaa mutta vesiliukoinen väriaine sitoutuu hyvin tekstiileihin ja muihin materiaaleihin, ja värjätty materiaali kestää pesuaineita ja valohäviämistä. Väriainetta voidaan tarvittaessa levittää helposti uudelleen, ja se estää resistenttien kantojen ja superbakteerien kasvua. Tämä tekee siitä turvallisen käyttää monille lääkkeille samanaikaisesti resistenttejä taudinaiheuttajia vastaan, Efimov lisää.

Kun värjättyä pintaa valaistaan 30 minuuttia tavanomaisella sisävalolla, siinä olevat bakteerit, sienet ja virukset tuhoutuvat yli 10 000-kertaisesti normaalitilanteeseen verrattuna.

Henkilösuojaimia tarvitaan etenkin joukkokaranteeneissa

Viimeaikaiset sikainfluenssa- ja ebolaepidemiat sekä COVID-19-pandemia ovat osoittaneet, että itsestään desinfioituville tekstiileille on suuri tarve.

Tähän mennessä saatavilla olleita kasvomaskeja ja suojaliinoja ei ole voitu aktivoida ja käyttää turvallisesti uudelleen, eikä niiden nopea massatuotanto ole ollut mahdollista. Siten ei ole ollut ratkaisuja riittävän henkilösuojauksen varmistamiseksi joukkokaranteeneissa, oli sitten kyse yksittäisistä ihmisistä tai esimerkiksi vanhustenhuollosta, päiväkodeista tai kouluista, Alexander Efimov sanoo.

Sairaalainfektioiden leviäminen pahentaa tautitaakkaa. Noin yksi 18:sta sairaalahoidossa olevasta potilaasta sairastuu hoitoon liittyvään infektioon, mikä aiheuttaa suoraan 40 000 kuolemantapausta pelkästään EU-maissa. Suurimman osan niistä aiheuttavat moniresistentit S. aureus- (MRSA), E. coli-, Enterecoccus- ja Acinetobacter-kannat. Nykyiset antibiootteja, erilaisia biosideja ja kupari- tai hopeapinnoitteita sisältävät itsedesinfioituvat materiaalit eivät kestä aktiivisina kauaa ja lisäksi ne edistävät lääkkeille vastustuskykyisten kantojen kasvua.

Tutkimusryhmä, johon Efimovin lisäksi kuuluvat Ville Santala ja Lijo George, haki LASUlle ensimmäistä patenttia vuonna 2017 ja on julkaissut kolme artikkelia innovaatiostaan. Lisäksi Lijo George väitteli aiheesta tohtoriksi vuonna 2018.

– Toteutimme vuosina 2019 ja 2020 Business Finlandin rahoittaman TUTLi-projektin laajempaa patentointia, pilottituotantoa ja testausta varten. Pääsimme myös testaamaan innovaatiotamme HCoV229e-koronavirusta vastaan, ja se osoittautui tehokkaaksi", Alexander Efimov kertoo.

– Olen kiitollinen tutkijakollegoilleni professori Ville Santalalle, tohtori Lijo Georgeille, tohtori Zafar Ahmedille, tohtori Natalia Grammatikovalle, professori Tuula Heinoselle ja tohtori Nikita Durandinille tässä hankkeessa. Heidän korvaamaton panoksensa ja yliopistomme sekä BusinessFinlandin taloudellinen tuki mahdollistivat hankkeen onnistumisen, Efimov lisää.

Lisätiedot

Alexander Efimov
+358 40 561 3419
alexandre.efimov [at] tuni.fi

Uusimmat uutiset kategoriassa Tutkimus

Uusimmat uutiset