[go: up one dir, main page]

ES3033109T3 - Reusable light-activated sterilization system for medical devices - Google Patents

Reusable light-activated sterilization system for medical devices

Info

Publication number
ES3033109T3
ES3033109T3 ES22714773T ES22714773T ES3033109T3 ES 3033109 T3 ES3033109 T3 ES 3033109T3 ES 22714773 T ES22714773 T ES 22714773T ES 22714773 T ES22714773 T ES 22714773T ES 3033109 T3 ES3033109 T3 ES 3033109T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
graphene
nir
layers
light
graphene oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES22714773T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
Castro Gonsalves De Almada Lobo Inês De
Henriques Ana Patrícia Carvalho
Pinto Artur Daniel Moreira
Magalhaes Fernao Domingos De Montenegro Baptista Malheiro De
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ineb Instituto Nac De Engenharia Biomedica
Universidade do Porto
Original Assignee
Ineb Instituto Nac De Engenharia Biomedica
Universidade do Porto
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ineb Instituto Nac De Engenharia Biomedica, Universidade do Porto filed Critical Ineb Instituto Nac De Engenharia Biomedica
Priority claimed from PCT/EP2022/055057 external-priority patent/WO2022184670A2/en
Application granted granted Critical
Publication of ES3033109T3 publication Critical patent/ES3033109T3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de esterilización fotoactivado integrado y reutilizable, así como a un método de preparación del sistema. Además, se refiere a un tapón de catéter que incluye el sistema de esterilización fotoactivado reutilizable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention relates to an integrated, reusable photoactivated sterilization system, as well as a method for preparing the system. It also relates to a catheter plug that includes the reusable photoactivated sterilization system. (Automatic translation with Google Translate, no legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Sistema reutilizable de esterilización activada por luz para dispositivos médicos Reusable light-activated sterilization system for medical devices

Campo técnicoTechnical field

La presente invención se refiere a un sistema integrado reutilizable de esterilización activada por luz. The present invention relates to a reusable integrated light-activated sterilization system.

Aspectos adicionales de la presente invención incluyen un dispositivo médico que incluye el sistema reutilizable de esterilización activada por luz, y más particularmente una tapa de catéter que incluye el sistema reutilizable de esterilización activada por luz. Additional aspects of the present invention include a medical device including the reusable light-activated sterilization system, and more particularly a catheter cap including the reusable light-activated sterilization system.

Antecedentes de la técnicaBackground of the technique

La adhesión bacteriana a las superficies es el inicio de la formación de biopelículas y un problema difícil de abordar, agravado por el aumento de bacterias resistentes a fármacos, responsables de más de 500.000 muertes al año en todo el mundo. La prevención de la adhesión bacteriana y la consiguiente formación de biopelículas es una tarea exigente y costosa. Sin embargo, es de suma importancia en diferentes contextos directamente relacionados con la salud y la vida humanas. Pueden surgir varios problemas cuando estos asuntos no se tratan de manera eficiente, incluyendo la corrosión inducida por microbios, la contaminación de los sistemas de agua potable, enfermedades bucales, fallas de implantes biomédicos, y varios otros problemas directamente relacionados con la salud pública. Dotar a las superficies de propiedades antibacterianas ha sido una estrategia ampliamente explorada. Las soluciones convencionales se han centrado en el uso de agentes biocidas, como nanopartículas antimicrobianas o antibióticos, siendo estos últimos todavía la principal arma para combatir las infecciones bacterianas. Sin embargo, el uso excesivo de antibióticos ha contribuido al desarrollo de resistencia bacteriana, una de las mayores amenazas para la salud pública hoy en día. Por tanto, se necesitan estrategias alternativas para abordar con éxito el problema. Las superficies bactericidas fotoactivas que destruyen bacterias mediante el uso de luz combinada con un agente fotoactivo apropiado en lugar de con biocidas han atraído particular atención. La terapia fototérmica (PTT) y la terapia fotodinámica (PTD) antimicrobianas son dos métodos prometedores basados en la luz. La PTT se basa en la irradiación de un agente fototérmico que convierte la luz en calor, conduciendo a un aumento de la temperatura local. Como consecuencia, aumenta la permeabilidad de la membrana, se regula por incremento la expresión de proteínas de choque térmico, y se produce la desnaturalización de los componentes celulares, lo que finalmente conduce a la muerte bacteriana. En la PDT, la irradiación y excitación de un fotosensibilizador no tóxico inicia el proceso de transferencia de energía o electrones a las moléculas de oxígeno del tejido, lo que induce la producción de oxígeno singlete (1O<2>) y/u otras especies reactivas del oxígeno (ROS), respectivamente. Esto conduce a la oxidación de diferentes moléculas biológicas, lo que en última instancia conduce a la muerte bacteriana. A diferencia de los antibióticos, el desarrollo de resistencia por parte de las células bacterianas es muy poco probable cuando se usan PTT o PDT. Bacterial adhesion to surfaces is the starting point for biofilm formation and a difficult problem to address, compounded by the rise of drug-resistant bacteria, responsible for more than 500,000 deaths annually worldwide. Preventing bacterial adhesion and the subsequent biofilm formation is a demanding and costly task. However, it is of utmost importance in various contexts directly related to human health and life. Several problems can arise when these issues are not efficiently addressed, including microbe-induced corrosion, contamination of drinking water systems, oral diseases, biomedical implant failures, and several other issues directly related to public health. Providing surfaces with antibacterial properties has been a widely explored strategy. Conventional solutions have focused on the use of biocidal agents, such as antimicrobial nanoparticles or antibiotics, the latter remaining the primary weapon against bacterial infections. However, the overuse of antibiotics has contributed to the development of bacterial resistance, one of the greatest threats to public health today. Therefore, alternative strategies are needed to successfully address the problem. Photoactive bactericidal surfaces that destroy bacteria by using light combined with an appropriate photoactive agent rather than with biocides have attracted particular attention. Antimicrobial photothermal therapy (PTT) and photodynamic therapy (PDT) are two promising light-based methods. PTT is based on the irradiation of a photothermal agent that converts light into heat, leading to an increase in local temperature. As a consequence, membrane permeability increases, the expression of heat shock proteins is upregulated, and cellular components are denatured, ultimately leading to bacterial death. In PDT, irradiation and excitation with a nontoxic photosensitizer initiate the process of energy or electron transfer to oxygen molecules in the tissue, inducing the production of singlet oxygen (1O<2>) and/or other reactive oxygen species (ROS), respectively. This leads to the oxidation of various biological molecules, ultimately resulting in bacterial death. Unlike antibiotics, the development of resistance by bacterial cells is highly unlikely when using PTT or PDT.

Normalmente, las superficies bactericidas fotoactivas hacen uso de diferentes moléculas, incluyendo nanomateriales de oro, nanopartículas metálicas, nanomateriales inorgánicos, y materiales 2D, tales como materiales a base de grafeno (GBM), así como de la combinación de estos nanomateriales para lograr rendimientos complementarios. Los GBM muestran un gran potencial para su uso en estas terapias basadas en la luz, debido a su alta eficiencia de conversión fototérmica asociada con una notable capacidad de absorción óptica de banda ancha que surge de los niveles de energía estrechamente separados de los electrones n débilmente retenidos. Typically, photoactive bactericidal surfaces utilize different molecules, including gold nanomaterials, metallic nanoparticles, inorganic nanomaterials, and 2D materials such as graphene-based materials (GBMs), as well as combinations of these nanomaterials to achieve complementary performances. GBMs show great potential for use in these light-based therapies due to their high photothermal conversion efficiency combined with a remarkable broadband optical absorption capability arising from the closely spaced energy levels of the weakly held n-electrons.

Sin embargo, el estado de la técnica actual sobre los sistemas de GBM es generalmente complejo, ya que los GBM se combinan con otros materiales o se funcionalizan con moléculas orgánicas o sirven como plataformas de inmovilización para nanopartículas metálicas, antibióticos, u otros fotosensibilizadores. Además, estas soluciones generalmente se basan en la estimulación con láseres que son costosos, tienen una zona de irradiación pequeña, y dañan los tejidos circundantes, superando habitualmente el límite de irradiancia de tolerancia de la piel establecido por el Instituto Nacional Americano de Normalización - ANSI (~0,33 W/cm2 a 808 nm). Algunos ejemplos son la combinación de GO con fósforo rojo, polímero de PHA (polihidroxialcanoatos), nanoalambres de CuO, nanopartículas de conversión ascendente en TiO<2>, o la funcionalización con aldehídos u otros materiales orgánicos. Muy frecuentemente, estos sistemas se basan de manera única o principal en el efecto de PTT. La eliminación eficiente de bacterias se obtiene generalmente cuando la temperatura alcanza más de 100 °C, como en el caso de la película capa por capa de GO/PHA tras la irradiación durante 15 min con láser de NIR (1064 nm, 0,085 W). A su vez, esto significa que debe obtenerse un aumento significativo de la temperatura para tener un efecto antibacteriano eficiente. Estos inconvenientes comprometen su traducción a aplicaciones clínicas o de la vida real, y la mayoría de los trabajos publicados estudian los GBM como suspensiones en agua en lugar de depositados sobre superficies. However, the current state of the art on GBM systems is generally complex, as GBMs are combined with other materials or functionalized with organic molecules or serve as immobilization platforms for metal nanoparticles, antibiotics, or other photosensitizers. Moreover, these solutions generally rely on stimulation with lasers, which are expensive, have a small irradiation zone, and damage surrounding tissues, typically exceeding the skin irradiance tolerance limit established by the American National Standards Institute (ANSI) (~0.33 W/cm2 at 808 nm). Some examples are the combination of GO with red phosphorus, PHA polymers (polyhydroxyalkanoates), CuO nanowires, TiO<2> upconverting nanoparticles, or functionalization with aldehydes or other organic materials. Very frequently, these systems are solely or primarily based on the PTT effect. Efficient bacterial killing is generally achieved when temperatures reach above 100 °C, as in the case of the layer-by-layer GO/PHA film after irradiation with a NIR laser (1064 nm, 0.085 W) for 15 min. This, in turn, requires a significant temperature increase to achieve an effective antibacterial effect. These drawbacks compromise their translation to clinical or real-life applications, and most published work studies GBMs as suspensions in water rather than deposited on surfaces.

Se conocen sistemas que comprenden capas a base de grafeno y fuentes de luz a partir de HUI LIWEIET AL.: “Surface Disinfection Enabled by a Layer-by-Layer Thin Film of Polyelectrolyte-Stabilized Reduced Graphene Oxide upon Solar Near-lnfrared lrradiation” y el documento JP 2020081525 A. Systems comprising graphene-based layers and light sources are known from HUI LIWEIET AL.: “Surface Disinfection Enabled by a Layer-by-Layer Thin Film of Polyelectrolyte-Stabilized Reduced Graphene Oxide upon Solar Near-lnfrared lrradiation” and JP 2020081525 A.

Problema técnicoTechnical problem

Por tanto, sigue existiendo la necesidad de un sistema de esterilización capaz de proporcionar un efecto antibacteriano eficiente y que al mismo tiempo sea seguro para el uso humano. Además, existe una demanda de un sistema de esterilización que pueda reutilizarse y que pueda integrarse de manera eficiente en un dispositivo médico. Therefore, there remains a need for a sterilization system capable of providing an efficient antibacterial effect while remaining safe for human use. Furthermore, there is a demand for a reusable sterilization system that can be efficiently integrated into a medical device.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

La presente invención tiene como objetivo resolver los problemas de la técnica anterior proporcionando un sistema reutilizable de esterilización activada por luz según la reivindicación 1. The present invention aims to solve the problems of the prior art by providing a reusable light-activated sterilization system according to claim 1.

Se ha hallado que un sistema de esterilización que comprende un material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno y una fuente de emisión de luz (por ejemplo, una fuente de LED) de infrarrojo cercano tal como se define en el presente documento da como resultado un sistema de esterilización eficiente. En estos sistemas de esterilización, las capas de grafeno y/u óxido de grafeno actúan como plataformas bactericidas activadas por NIR (superficie fotoactiva) cuando se irradian con una fuente de emisión de luz de NIR de baja potencia segura (por ejemplo, diodos de emisión de luz (LED)). It has been found that a sterilization system comprising a material having graphene and/or graphene oxide layers and a near-infrared light-emitting source (e.g., an LED source) as defined herein results in an efficient sterilization system. In these sterilization systems, the graphene and/or graphene oxide layers act as NIR-activated bactericidal platforms (photoactive surface) when irradiated with a safe, low-power NIR light-emitting source (e.g., light-emitting diodes (LEDs)).

Dentro de la presente divulgación, por “sistema de esterilización” se entiende un sistema que tiene un efecto antibacteriano. Within the present disclosure, “sterilization system” means a system that has an antibacterial effect.

Los sistemas de esterilización según la invención proporcionan ventajosamente un efecto antibacteriano tanto sobre bacterias planctónicas como sobre bacterias adherentes gracias a la combinación de la fuente de luz de NIR tal como se definió anteriormente con las capas de grafeno y/u óxido de grafeno. The sterilization systems according to the invention advantageously provide an antibacterial effect on both planktonic bacteria and adherent bacteria thanks to the combination of the NIR light source as defined above with the layers of graphene and/or graphene oxide.

Cuando la presente descripción se refiere a realizaciones/características “preferidas”, combinaciones de estas realizaciones/características preferidas también se considerarán como divulgadas siempre que esta combinación sea técnicamente significativa. When the present description refers to “preferred” embodiments/features, combinations of these preferred embodiments/features will also be considered as disclosed provided that this combination is technically significant.

A continuación en el presente documento, el uso del término “que comprende” debe entenderse como divulgado de manera no limitada, es decir, que pueden estar presentes o implementarse componentes o etapas adicionales, siempre que esto sea técnicamente significativo. Para una realización más restringida, se usará el término “que consiste en” y deberá entenderse como divulgado de manera limitada, es decir, sin ningún componente o etapa adicional. Hereinafter, the term "comprising" should be understood as a non-limited disclosure, i.e., additional components or steps may be present or implemented, provided this is technically significant. For a more restricted embodiment, the term "consisting of" will be used and should be understood as a limited disclosure, i.e., without any additional components or steps.

Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

Figura 1: Rendimiento antibacteriano de los sistemas de esterilización según la invención frente a bacterias planctónicas(S. aureusy S.epidermidis),se usan películas de silicona como comparación. FLG = película de grafeno de pocas capas, FLGO = película de óxido de grafeno de pocas capas, SIL = película de silicona, Bact = bacterias cultivadas en ausencia de cualquier material. 3 réplicas de cada material en cada ensayo independiente (n = 3). Figure 1: Antibacterial performance of the sterilization systems according to the invention against planktonic bacteria (S. aureus and S. epidermidis). Silicone films are used for comparison. FLG = few-layer graphene film, FLGO = few-layer graphene oxide film, SIL = silicone film, Bact = bacteria grown in the absence of any material. 3 replicates of each material in each independent test (n = 3).

Figura 2: Rendimiento antibacteriano de los sistemas de esterilización según la invención frente a bacterias adherentes(S. aureusy S.epidermidis).Los números en la parte superior de las columnas representan el porcentaje de bacterias muertas. Se usaron películas de silicona como material de control. #, o - diferencias estadísticamente significativas entre las muestras con respecto al número total (#) y bacterias adherentes muertas (o): ANOVA unifactorial para comparar películas dentro de las mismas condiciones (NIR apagado o NIR encendido) y prueba de la t para datos independientes con corrección de Welch para comparar la misma película entre condiciones de NIR apagado o NIR encendido. FLG = película de grafeno de pocas capas, FLGO = película de óxido de grafeno de pocas capas, SIL = película de silicona. 3 réplicas de cada material en cada ensayo independiente (n = 3). Figure 2: Antibacterial performance of the sterilization systems according to the invention against adherent bacteria (S. aureus and S. epidermidis). The numbers at the top of the columns represent the percentage of dead bacteria. Silicone films were used as control material. #, o - statistically significant differences between samples with respect to total number (#) and dead adherent bacteria (o): one-way ANOVA to compare films within the same conditions (NIR off or NIR on) and unpaired t-test with Welch’s correction to compare the same film between NIR off and NIR on conditions. FLG = few-layer graphene film, FLGO = few-layer graphene oxide film, SIL = silicone film. 3 replicates of each material in each independent test (n = 3).

Figura 3: Características fisicoquímicas de las películas de FLG y FLGO. (A) Morfología de la superficie y (B) química de los materiales que tienen capas de grafeno y/u óxido de grafeno según los ejemplos. Morfología y topografía obtenidas por SEM (aumentos de 1000x y 5000x, barra de escala = 50 |im y 10 |im, respectivamente). Porcentajes atómicos de carbono (C 1s) y oxígeno (O 1s) extraídos de los espectros de exploración de XPS. Los porcentajes de los grupos químicos se muestran en la figura 9. FLG = película de grafeno de pocas capas, FLGO = película de óxido de grafeno de pocas capas. Figure 3: Physicochemical characteristics of FLG and FLGO films. (A) Surface morphology and (B) chemistry of the materials having graphene and/or graphene oxide layers as per the examples. Morphology and topography obtained by SEM (magnifications of 1000x and 5000x, scale bar = 50 |im and 10 |im, respectively). Atomic percentages of carbon (C 1s) and oxygen (O 1s) extracted from the scanning XPS spectra. The percentages of the chemical groups are shown in Figure 9. FLG = few-layer graphene film, FLGO = few-layer graphene oxide film.

Figura 4: Rendimiento fototérmico de las películas de FLG y FLGO después de 2 h de incubación con medios de cultivo (TSB) seguido de irradiación (NIR encendido) durante 60 min (812 nm, 0,150 W/cm2). Se evaluó el cambio de temperatura inducido por NIR en películas, sobrenadante circundante y superficie usando una microsonda de termopar tipo K. FLG = película de grafeno de pocas capas, FLGO = película de óxido de grafeno de pocas capas, SIL = película de silicona. Figure 4: Photothermal performance of FLG and FLGO films after 2 h incubation with growth media (TSB) followed by irradiation (NIR on) for 60 min (812 nm, 0.150 W/cm2). The NIR-induced temperature shift of films, surrounding supernatant, and surface was evaluated using a K-type thermocouple microprobe. FLG = few-layer graphene film, FLGO = few-layer graphene oxide film, SIL = silicon film.

Figura 5: Propiedades fotodinámicas de las películas de FLG y FLGO. (A) Determinación del agotamiento de glutatión (GSH) mediante el reactivo de Ellman y (B) generación de especies reactivas del oxígeno (ROS) por películas de FLG/FLGO y por películas de FLG/FLGo en contacto con bacterias(S. aureusy S.epidermidis)usando la sonda DCFH-DA, cuando las muestras se mantuvieron en la oscuridad (NIR apagado) o se irradiaron (NIR encendido) durante 45 min (812 nm, 0,150 W/cm2). (C) Esquema que resume las posibles rutas de aparición del estrés oxidativo. * Significación estadística, p < 0,05: ANOVA unifactorial para comparar películas en las mismas condiciones (NIR apagado o NIR encendido) y prueba de la t para datos independientes con corrección de Welch para comparar la misma película entre condiciones de NIR apagado o NIR encendido. * solo indica diferencias significativas con respecto a su homólogo en las condiciones de NIR apagado. FLG = película de grafeno de pocas capas, FLGO = película de óxido de grafeno de pocas capas, SIL = película de silicona. Figure 5: Photodynamic properties of FLG and FLGO films. (A) Determination of glutathione (GSH) depletion by Ellman’s reagent and (B) reactive oxygen species (ROS) generation by FLG/FLGO films and by FLG/FLGO films in contact with bacteria (S. aureus and S. epidermidis) using the DCFH-DA probe, when samples were kept in the dark (NIR off) or irradiated (NIR on) for 45 min (812 nm, 0.150 W/cm2). (C) Schematic summarizing the possible pathways of oxidative stress onset. * Statistical significance, p < 0.05: one-way ANOVA comparing films under the same conditions (NIR off or NIR on) and unpaired t test with Welch’s correction comparing the same film between NIR off and NIR on conditions. * only indicates significant differences from its counterpart under NIR-off conditions. FLG = few-layer graphene film, FLGO = few-layer graphene oxide film, SIL = silicon film.

Figura 6: Mecanismo de acción de películas de FLG y FLGO hacia las bacterias cuando se mantienen en la oscuridad (NIR apagado, parte izquierda) y tras la irradiación (NIR encendido, parte derecha). GSH = glutatión, GSSG = disulfuro de glutatión (glutatión oxidado), ROS = especies reactivas del oxígeno, PDT = terapia fotodinámica, PTT = terapia fototérmica, NIR = infrarrojo cercano, FLG = película de grafeno de pocas capas, FLGo = película de óxido de grafeno de pocas capas. El color gris claro en la representación son bacterias muertas, el color gris oscuro son bacterias vivas. Figure 6: Mechanism of action of FLG and FLGO films towards bacteria when kept in the dark (NIR off, left side) and after irradiation (NIR on, right side). GSH = glutathione, GSSG = glutathione disulfide (oxidized glutathione), ROS = reactive oxygen species, PDT = photodynamic therapy, PTT = photothermal therapy, NIR = near infrared, FLG = few-layer graphene film, FLGo = few-layer graphene oxide film. The light grey colour in the representation indicates dead bacteria, the dark grey colour indicates live bacteria.

Figura 7: Bacterias adherentes en películas de FLG, FLGO y SIL. Después de 2 horas de incubación con S.aureusy S.epidermidis,las películas de FLG y FLGO se mantuvieron en la oscuridad (NIR apagado) o se irradiaron (NIR encendido) durante 45 min (812 nm, 0,150 W/cm2). Las bacterias adherentes se tiñeron con SYTO9 (vivas) (manchas grises) o PI (muertas) (manchas blancas) y las imágenes se obtuvieron mediante un dispositivo IN Cell Analyzer 2000 (barra de escala = 10 |im). Figure 7: Adherent bacteria on FLG, FLGO, and SIL films. After 2 h of incubation with S. aureus and S. epidermidis, FLG and FLGO films were kept in the dark (NIR off) or irradiated (NIR on) for 45 min (812 nm, 0.150 W/cm2). Adherent bacteria were stained with SYTO9 (live) (grey spots) or PI (dead) (white spots), and images were obtained using an IN Cell Analyzer 2000 (scale bar = 10 |im).

Figura 8: Ampliación de bacterias adherentes en películas de FLG, FLGO y SIL. Después de 2 horas de incubación con S.aureusy S.epidermidis,las películas de FLG y FLGO se mantuvieron en la oscuridad (NIR apagado) o se irradiaron (NIR encendido) durante 45 min (812 nm, 0,150 W/cm2). Las bacterias adherentes se tiñeron con SYTO9 (vivas) (manchas grises) o PI (muertas) (manchas blancas) y las imágenes se obtuvieron mediante un dispositivo IN Cell Analyzer 2000 (barra de escala = 10 |im). Figure 8: Magnification of adherent bacteria on FLG, FLGO, and SIL films. After 2 h of incubation with S. aureus and S. epidermidis, FLG and FLGO films were kept in the dark (NIR off) or irradiated (NIR on) for 45 min (812 nm, 0.150 W/cm2). Adherent bacteria were stained with SYTO9 (live) (grey spots) or PI (dead) (white spots), and images were obtained using an IN Cell Analyzer 2000 (scale bar = 10 | im).

Figura 9: Composición química de las superficies cuando se mantienen en la oscuridad (NIR apagado) o se irradian (NIR encendido) durante 45 min (ejemplos 1-2, ejemplos comparativos 1-2). Porcentaje de grupos funcionales expuestos extraídos de espectros de exploración de<x>PS: enlaces dobles de carbono (C=C), enlaces sencillos de carbono (C-C), grupos hidroxilo (C-OH), grupos epoxi (C-O-C), grupos carbonilo (C=O), grupos carboxilo (O-C=O), y enlaces pi-pi (rc-rc). Figure 9: Chemical composition of surfaces when kept in the dark (NIR off) or irradiated (NIR on) for 45 min (Examples 1-2, Comparative Examples 1-2). Percentage of exposed functional groups extracted from PS scanning spectra: carbon double bonds (C=C), carbon single bonds (C-C), hydroxyl groups (C-OH), epoxy groups (C-O-C), carbonyl groups (C=O), carboxyl groups (O-C=O), and pi-pi (rc-rc) bonds.

Figura 10: Representación esquemática del procedimiento de ensayo antimicrobiano (ejemplos 1-2, ejemplos comparativos 1-3). Después de 2 h incubación de películas de FLG y FLGO con S.aureuso S.epidermidispara permitir la adhesión bacteriana, las muestras se mantuvieron en la oscuridad (NIR apagado) o se irradiaron (NIR encendido, 812 nm, 0,150 W/cm2) durante 45 min. Se analizó la viabilidad de bacterias adherentes y planctónicas mediante ensayo de fluorescencia LIVE/DEAD y ensayos de unidades formadoras de colonias (UFC) y actividad metabólica, respectivamente. La imagen que representa la fuente de luz de NIR no es indicativa del posicionamiento de la fuente de luz. En los ejemplos, la fuente de luz de NIR estaba situada debajo del pocillo de plástico que comprendía las películas. Figure 10: Schematic representation of the antimicrobial assay procedure (Examples 1-2, Comparative Examples 1-3). After 2 h incubation of FLG and FLGO films with S. aureus or S. epidermidis to allow bacterial adhesion, samples were either kept in the dark (NIR off) or irradiated (NIR on, 812 nm, 0.150 W/cm2) for 45 min. Viability of adherent and planktonic bacteria was analyzed by LIVE/DEAD fluorescence assay and colony forming unit (CFU) and metabolic activity assays, respectively. The image depicting the NIR light source is not indicative of the positioning of the light source. In the examples, the NIR light source was positioned below the plastic well comprising the films.

Figura 11 A-E: Representación esquemática de una realización del sistema de esterilización, es decir, la tapa de esterilización para un catéter. Figure 11 A-E: Schematic representation of an embodiment of the sterilization system, i.e. the sterilization cap for a catheter.

Figuras 12-13: Representación de la tapa de catéter según la invención (prototipo) y un catéter. Figures 12-13: Representation of the catheter cap according to the invention (prototype) and a catheter.

Figura 14: Prototipo de tapa de catéter. Figure 14: Prototype catheter cap.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

La presente invención divulga un sistema reutilizable de esterilización activada por luz que comprende un material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno, y una fuente de emisión de luz de radiación de infrarrojo cercano (NIR), preferiblemente una fuente de diodo de emisión de luz (LED) de radiación de infrarrojo cercano (NIR), en el que la fuente de emisión de luz emite radiación en el intervalo de 650-950 nm con una intensidad de 1-330 mW/cm2. Un material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno según la presente invención es una película de material a base de grafeno (g Bm ) no combinada con otros materiales fotoactivos, ni funcionalizada con polímeros o moléculas orgánicas. En la presente divulgación, esto también se denominada “película de GBM independiente”. En la presente divulgación, esto también se denomina película de GBM. The present invention discloses a reusable light-activated sterilization system comprising a material having layers of graphene and/or graphene oxide, and a near-infrared (NIR) radiation light-emitting source, preferably a near-infrared (NIR) radiation light-emitting diode (LED) source, wherein the light-emitting source emits radiation in the range of 650-950 nm with an intensity of 1-330 mW/cm2. A material having layers of graphene and/or graphene oxide according to the present invention is a film of graphene-based material (g Bm ) not combined with other photoactive materials, nor functionalized with polymers or organic molecules. In the present disclosure, this is also referred to as a “stand-alone GBM film”. In the present disclosure, this is also referred to as a GBM film.

Las capas del material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno según la invención pueden ser capas de grafeno o capas de óxido de grafeno o combinaciones de las mismas. Estos dos términos (capas de grafeno y capas de óxido de grafeno) tienen el significado conocido habitualmente en el campo, es decir, óxido de grafeno se refiere a la forma oxidada del grafeno. Preferiblemente, el óxido de grafeno tal como se usa en el presente documento tiene un grado de oxidación mayor del 10 %, mayor del 20 %, más preferiblemente mayor del 25 %, por ejemplo, del 30 %. The layers of the material comprising graphene and/or graphene oxide layers according to the invention may be graphene layers or graphene oxide layers, or combinations thereof. These two terms (graphene layers and graphene oxide layers) have the meaning commonly known in the field, i.e., graphene oxide refers to the oxidized form of graphene. Preferably, the graphene oxide as used herein has an oxidation state greater than 10%, greater than 20%, more preferably greater than 25%, for example, 30%.

El término “material de grafeno” (Gm) tal como se usa en el presente documento se refiere a una única lámina de átomos de carbono empaquetados juntos en una red cristalina. The term “graphene material” (Gm) as used herein refers to a single sheet of carbon atoms packed together in a crystal lattice.

El término “material de grafeno de pocas capas” (FLGm) tal como se usa en el presente documento se refiere a un material que tiene entre 2 y aproximadamente 5 láminas de grafeno, mientras que el término “material de grafeno de múltiples capas” (MLGm) se refiere a apilamientos de entre 6 y aproximadamente 10 láminas de grafeno empaquetadas juntas. The term “few-layer graphene material” (FLGm) as used herein refers to a material having between 2 and about 5 graphene sheets, while the term “multi-layer graphene material” (MLGm) refers to stacks of between 6 and about 10 graphene sheets packed together.

El sufijo “O” u “ox” se añade cuando se refiere a la forma oxidada, (por ejemplo, FLGOm, GOm, MLGOm). The suffix “O” or “ox” is added when referring to the oxidized form, (e.g., FLGOm, GOm, MLGOm).

Estos materiales de grafeno pueden usarse para formar las películas de GBM según la invención, tal como se describe en el presente documento. These graphene materials can be used to form the GBM films according to the invention, as described herein.

En los sistemas según la invención, la esterilización activada por luz es debida exclusivamente a la presencia del material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno, es decir, a las capas de grafeno y/u óxido de grafeno en combinación con la irradiación de la fuente de luz tal como se describe en el presente documento. Por tanto, el sistema de esterilización según la invención proporciona un efecto de esterilización eficiente sin la necesidad de materiales fotoactivos adicionales, o de otros componentes activos para mejorar el efecto. In the systems according to the invention, light-activated sterilization is due exclusively to the presence of the material having layers of graphene and/or graphene oxide, i.e., the graphene and/or graphene oxide layers, in combination with the irradiation of the light source as described herein. Therefore, the sterilization system according to the invention provides an efficient sterilization effect without the need for additional photoactive materials or other active components to enhance the effect.

El grosor del material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno no está particularmente limitado, puede tener un grosor de desde 0,3 nm hasta 100 |im, preferiblemente de desde 0,5 nm hasta 50 |im, más preferiblemente de desde 100 nm-45 |im. The thickness of the material having layers of graphene and/or graphene oxide is not particularly limited, it may have a thickness of from 0.3 nm to 100 |im, preferably from 0.5 nm to 50 |im, more preferably from 100 nm-45 |im.

El material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno según la invención puede comprender desde 2 hasta 800 capas de grafeno y/u óxido de grafeno, preferiblemente desde 2 hasta 200, o desde 2 hasta 100, más preferiblemente desde 2-20. The material having layers of graphene and/or graphene oxide according to the invention may comprise from 2 to 800 layers of graphene and/or graphene oxide, preferably from 2 to 200, or from 2 to 100, more preferably from 2-20.

El material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno (películas de GBM independientes) según la presente invención puede obtenerse mediante técnicas bien conocidas como filtración a vacío, recubrimiento por inmersión o pulverización. The material having layers of graphene and/or graphene oxide (independent GBM films) according to the present invention can be obtained by well-known techniques such as vacuum filtration, dip coating or spray coating.

Por ejemplo, el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno puede obtenerse usando filtración a vacío. Esta es una técnica sencilla que permite obtener películas de GBM que pueden desprenderse de la membrana de filtración y luego usarse como papel independiente, o pueden transferirse sobre un sustrato inerte. El grosor de película puede controlarse ajustando el volumen y la concentración de la suspensión de GBM (por ejemplo, FLGm, FLGOm, MLG/MLGOm, grafeno) que se filtra a vacío, permitiendo la producción de películas que oscilan desde unas pocas capas hasta cientos de capas. For example, material containing layers of graphene and/or graphene oxide can be obtained using vacuum filtration. This is a simple technique that allows for obtaining GBM films that can be peeled from the filtration membrane and then used as stand-alone paper, or can be transferred onto an inert substrate. Film thickness can be controlled by adjusting the volume and concentration of the GBM suspension (e.g., FLGm, FLGOm, MLG/MLGOm, graphene) that is vacuum filtered, allowing the production of films ranging from a few layers to hundreds of layers.

La suspensión de GBM puede prepararse usando agua o cualquier otro disolvente orgánico adecuado (por ejemplo, etanol, acetona, THF, 1-propanol, DMF, etc.). Preferiblemente, la concentración de la suspensión de GBM es de desde 0,5 mg/ml hasta 80 mg/ml, más preferiblemente desde 1 mg/ml hasta 50 mg/ml. The GBM suspension can be prepared using water or any other suitable organic solvent (e.g., ethanol, acetone, THF, 1-propanol, DMF, etc.). Preferably, the concentration of the GBM suspension is from 0.5 mg/ml to 80 mg/ml, more preferably from 1 mg/ml to 50 mg/ml.

Resulta evidente a partir del contenido de la solicitud que el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno según la invención (película de GBM) puede ser una película que tiene una estructura flexible y estable que puede situarse/transferirse sobre sustratos inertes para facilitar el uso/manipulación durante la esterilización, o puede ser una película recubierta sobre un sustrato (un recubrimiento). It is evident from the content of the application that the material having layers of graphene and/or graphene oxide according to the invention (GBM film) may be a film having a flexible and stable structure that can be placed/transferred onto inert substrates to facilitate use/handling during sterilization, or it may be a film coated onto a substrate (a coating).

El recubrimiento puede obtenerse, por ejemplo, a través de recubrimiento por inmersión o pulverización. Por ejemplo, se prepara una suspensión de GBM (por ejemplo, FLGm, FLGOm, MLGOm, grafeno) y luego se sumerge la superficie en la suspensión para obtener una película de GMB (material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno) recubierta sobre la superficie. Esta técnica puede usarse para depositar el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno en diferentes tipos de sustratos sin limitaciones. The coating can be obtained, for example, through dip or spray coating. For example, a suspension of GBM (e.g., FLGm, FLGOm, MLGOm, graphene) is prepared, and then the surface is immersed in the suspension to obtain a film of GMB (a material having layers of graphene and/or graphene oxide) coated on the surface. This technique can be used to deposit the material having layers of graphene and/or graphene oxide on various types of substrates without limitations.

La suspensión de GBM puede prepararse usando agua u otros disolventes orgánicos adecuados (etanol, acetona, THF, 1-propanol, DMF, etc.). Preferiblemente, la concentración de la suspensión de GBM es de desde 0,5 mg/ml hasta 80 mg/ml, más preferiblemente desde 1 mg/ml hasta 50 mg/ml. The GBM suspension can be prepared using water or other suitable organic solvents (ethanol, acetone, THF, 1-propanol, DMF, etc.). Preferably, the concentration of the GBM suspension is from 0.5 mg/ml to 80 mg/ml, more preferably from 1 mg/ml to 50 mg/ml.

Ejemplos de “material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno” que puede usarse en la presente invención son película de grafeno, película de grafeno de pocas capas (FLG), película de óxido de grafeno de pocas capas (FLGO), película de grafeno de múltiples capas (MLG), película de óxido de grafeno de múltiples capas (MLGO), grafito, o combinaciones de los mismos. Examples of “material having layers of graphene and/or graphene oxide” that can be used in the present invention are graphene film, few-layer graphene film (FLG), few-layer graphene oxide film (FLGO), multi-layer graphene film (MLG), multi-layer graphene oxide film (MLGO), graphite, or combinations thereof.

En una realización preferida, el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno es una película de “grafeno de pocas capas” (FLG). In a preferred embodiment, the material having layers of graphene and/or graphene oxide is a “few-layer graphene” (FLG) film.

En otra realización preferida, el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno es una película de “óxido de grafeno de pocas capas” (FLGO). In another preferred embodiment, the material having layers of graphene and/or graphene oxide is a “few-layer graphene oxide” (FLGO) film.

En otra realización preferida, el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno es una película de “grafeno de pocas capas y óxido de grafeno de pocas capas” (FLG/FLGO). In another preferred embodiment, the material having layers of graphene and/or graphene oxide is a “few-layer graphene and few-layer graphene oxide” (FLG/FLGO) film.

Las películas de FLG/FLGO según la presente invención son conjuntos de grafeno de pocas capas y/u óxido de grafeno de pocas capas. Esto significa que una película de FLG/FLGO puede tener varias capas de grafeno. Estas capas de grafeno se obtienen apilando grafeno de pocas capas uno encima de otro para formar una película o un recubrimiento que puede tener un grosor en el intervalo de nm o |im. The FLG/FLGO films according to the present invention are arrays of few-layer graphene and/or few-layer graphene oxide. This means that an FLG/FLGO film may have several layers of graphene. These graphene layers are obtained by stacking few-layer graphene on top of each other to form a film or coating that may have a thickness in the nm or |im range.

Las películas de FLG/FLGO según la invención se obtienen partiendo de FLGm o FLGOm o combinaciones de los mismos. Por tanto, a un nivel microscópico, puede observarse que las películas de FLG/FLGO están formadas por varias capas de FLGm/FLGOm. The FLG/FLGO films according to the invention are obtained from FLGm or FLGOm, or combinations thereof. Therefore, at a microscopic level, it can be seen that the FLG/FLGO films are formed by several layers of FLGm/FLGOm.

Preferiblemente, el grosor de las películas de FLG/FLGO según la invención es de desde 0,3 nm hasta 100 |im, preferiblemente de desde 0,5 nm hasta 50 |im, incluso más preferiblemente de desde 100 nm-45 |im. Preferably, the thickness of the FLG/FLGO films according to the invention is from 0.3 nm to 100 |im, preferably from 0.5 nm to 50 |im, even more preferably from 100 nm-45 |im.

Las películas de FLG/FLGO según la invención pueden comprender desde 2 hasta 800 capas de grafeno y/u óxido de grafeno, preferiblemente desde 2 hasta 200, o desde 2-100, más preferiblemente desde 2-20. The FLG/FLGO films according to the invention may comprise from 2 to 800 layers of graphene and/or graphene oxide, preferably from 2 to 200, or from 2-100, more preferably from 2-20.

Las películas de FLG/FLGO según la invención pueden ser una película que puede situarse/transferirse sobre sustratos inertes para facilitar el uso/manipulación durante la esterilización, o pueden estar en forma de recubrimientos, es decir, una película recubierta sobre un sustrato inerte (un recubrimiento). The FLG/FLGO films according to the invention may be a film that can be placed/transferred onto inert substrates to facilitate use/handling during sterilization, or they may be in the form of coatings, i.e. a film coated onto an inert substrate (a coating).

El sistema de esterilización según la invención comprende adicionalmente una fuente de emisión de luz de infrarrojo cercano (NIR), preferiblemente un diodo de emisión de luz (LED). La fuente de emisión de luz de infrarrojo cercano (NIR) (por ejemplo, el diodo de emisión de luz (LED)) según la invención emite radiación en el intervalo de 650 950 nm, preferiblemente 700-900 nm, preferiblemente 750-850 nm, preferiblemente 800-820 nm y lo más preferiblemente 808-812 nm. The sterilization system according to the invention additionally comprises a near-infrared (NIR) light emission source, preferably a light-emitting diode (LED). The near-infrared (NIR) light emission source (e.g., the light-emitting diode (LED)) according to the invention emits radiation in the range of 650-950 nm, preferably 700-900 nm, preferably 750-850 nm, preferably 800-820 nm, and most preferably 808-812 nm.

Además, el diodo de emisión de luz (LED) de infrarrojo cercano (NIR) según la invención emite la radiación de NIR con una intensidad en el intervalo de 1-330 mW/cm2, preferiblemente de 10-250 mW/cm2, más preferiblemente de 50-200 mW/cm2, por ejemplo, 150 mW/cm2. Furthermore, the near infrared (NIR) light emitting diode (LED) according to the invention emits NIR radiation with an intensity in the range of 1-330 mW/cm2, preferably 10-250 mW/cm2, more preferably 50-200 mW/cm2, for example, 150 mW/cm2.

Películas de GBM independientes particularmente preferidas según la invención son películas de FLG y FLGO, que en la presente divulgación han demostrado ser muy eficaces incluso cuando se estimulan con una fuente de energía de baja potencia segura (650 nm-950 nm, 1-330 mW/cm2). Particularly preferred independent GBM films according to the invention are FLG and FLGO films, which in the present disclosure have been shown to be very effective even when stimulated with a safe low power energy source (650 nm-950 nm, 1-330 mW/cm2).

Por consiguiente, la presente invención divulga un sistema de esterilización que comprende un material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno, también denominado película de GBM independiente, en el que este material actúa como plataformas bactericidas activadas por NIR. Sorprendentemente, esta película de GBM independiente puede proporcionar un efecto antibacteriano cuando se usa en combinación con una fuente de emisión de luz de NIR de baja potencia segura, preferiblemente con diodos de emisión de luz (LED). Accordingly, the present invention discloses a sterilization system comprising a material having layers of graphene and/or graphene oxide, also referred to as a free-standing GBM film, wherein this material acts as NIR-activated bactericidal platforms. Surprisingly, this free-standing GBM film can provide an antibacterial effect when used in combination with a safe, low-power NIR light-emitting source, preferably light-emitting diodes (LEDs).

Por tanto, los sistemas de esterilización según la invención proporcionan una acción bactericida sobresaliente frente a bacterias planctónicas y frente a bacterias adherentes. Concretamente, se obtiene una eliminación casi completa de bacterias en el sobrenadante (99 %) y de bacterias adherentes basándose únicamente en la irradiación con fuente de NIR de baja potencia de la película de GBM independiente. Los resultados obtenidos eran particularmente buenos cuando las películas de FLG y FLGO se irradiaron con una fuente de NIR-LED según la invención. Therefore, the sterilization systems according to the invention provide outstanding bactericidal action against planktonic and adherent bacteria. Specifically, almost complete elimination of bacteria in the supernatant (99%) and of adherent bacteria is achieved solely based on irradiation of the free-standing GBM film with a low-power NIR source. The results obtained were particularly good when the FLG and FLGO films were irradiated with a NIR-LED source according to the invention.

Sorprendentemente, el efecto antibacteriano de los sistemas de esterilización divulgados en el presente documento es tanto frente a bacterias presentes en el sobrenadante (planctónicas) como frente a bacterias adherentes. Esto es particularmente ventajoso para la eliminación y/o prevención de biopelículas que son una de las principales causas de las infecciones, especialmente en el campo médico. Por consiguiente, los sistemas según la invención pueden usarse para esterilizar dispositivos médicos. Los sistemas de esterilización según la invención son particularmente eficaces frente a bacterias grampositivas. Surprisingly, the antibacterial effect of the sterilization systems disclosed herein is effective against both bacteria present in the supernatant (planktonic) and adherent bacteria. This is particularly advantageous for the elimination and/or prevention of biofilms, which are one of the main causes of infections, especially in the medical field. Consequently, the systems according to the invention can be used to sterilize medical devices. The sterilization systems according to the invention are particularly effective against gram-positive bacteria.

El material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno se irradia con la fuente de NIR de baja potencia (por ejemplo, una fuente de NIR-LED). La irradiación provoca el efecto antibacteriano en el líquido que rodea el sistema de esterilización y sobre la superficie que comprende el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno. The material containing layers of graphene and/or graphene oxide is irradiated with a low-power NIR source (e.g., a NIR-LED source). This irradiation produces an antibacterial effect in the liquid surrounding the sterilization system and on the surface containing the material containing layers of graphene and/or graphene oxide.

Por tanto, el sistema de esterilización según la invención puede integrarse, incorporarse, posicionarse en el líquido que necesita esterilizarse para obtener un efecto antibacteriano. Therefore, the sterilization system according to the invention can be integrated, incorporated, positioned in the liquid that needs to be sterilized to obtain an antibacterial effect.

El posicionamiento de la fuente de luz con respecto al material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno no está particularmente limitado. Esta puede situarse encima del material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno, o puede situarse debajo del material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno. También es posible tener un recubrimiento del material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno sobre la fuente de luz. The positioning of the light source relative to the material containing layers of graphene and/or graphene oxide is not particularly limited. It can be placed above the material containing layers of graphene and/or graphene oxide, or it can be placed below the material containing layers of graphene and/or graphene oxide. It is also possible to have a coating of the material containing layers of graphene and/or graphene oxide over the light source.

El periodo de irradiación no está particularmente limitado, y puede ajustarse dependiendo de las necesidades. Por ejemplo, la superficie puede irradiarse durante al menos 1 minuto, preferiblemente durante al menos 10 minutos, o durante al menos 20 minutos, o durante al menos 45 minutos, o durante al menos 60 minutos. En una realización, la radiación se emite de manera continua desde 1 hasta 60 minutos. The irradiation period is not particularly limited and can be adjusted as needed. For example, the surface can be irradiated for at least 1 minute, preferably at least 10 minutes, or at least 20 minutes, or at least 45 minutes, or at least 60 minutes. In one embodiment, the radiation is emitted continuously for 1 to 60 minutes.

El tiempo de irradiación, en particular, el tiempo máximo de irradiación, del sistema que va a esterilizarse no está particularmente limitado, y puede depender de la aplicación final. Por ejemplo, el sistema de esterilización puede usarse para irradiar de manera continua durante todo el día el sistema que va a esterilizarse, o puede usarse para proporcionar una irradiación intermitente repetida a intervalos regulares. The irradiation time, in particular the maximum irradiation time, of the system to be sterilized is not particularly limited and may depend on the end application. For example, the sterilization system may be used to continuously irradiate the system to be sterilized throughout the day, or it may be used to provide intermittent irradiation repeated at regular intervals.

Sin limitarse a ninguna teoría, pueden plantearse diferentes mecanismos de acción para los sistemas de esterilización según la invención (figura 6). El daño físico de la membrana bacteriana se ha asociado principalmente con los bordes afilados de los GBM independientes de la invención (por ejemplo, los bordes afilados del FLG), que sobresalen de la superficie. Además, la transferencia de electrones y la interacción de carga pueden producirse debido a la naturaleza conductora y la presencia de grupos que contienen oxígeno en los GBM independientes (por ejemplo, películas de FLG y FLGo ), respectivamente, lo que contribuye adicionalmente a la desestabilización general de la membrana. Considerando la producción indetectable de ROS en ausencia de estimulación con luz, el daño físico asociado con la capacidad intrínseca de provocar la oxidación de GSH parece estar impulsando la acción antibacteriana observada, lo que respalda una ruta de estrés oxidativo independiente de ROS. Without being bound by any theory, different mechanisms of action can be proposed for the sterilization systems according to the invention (Figure 6). Physical damage to the bacterial membrane has been mainly associated with the sharp edges of the free-standing GBMs of the invention (e.g., the sharp edges of FLG), which protrude from the surface. Furthermore, electron transfer and charge interaction can occur due to the conductive nature and presence of oxygen-containing groups on the free-standing GBMs (e.g., FLG and FLGo films), respectively, further contributing to the overall destabilization of the membrane. Considering the undetectable ROS production in the absence of light stimulation, physical damage associated with the intrinsic ability to cause GSH oxidation appears to be driving the observed antibacterial action, supporting an ROS-independent oxidative stress pathway.

Tras la irradiación con NIR-LED, incluso aunque la química y morfología de la superficie pueden debilitar la membrana bacteriana, la principal contribución a la actividad antibacteriana general proviene de la acción fototérmica (PTT) y fotodinámica (PDT) de los materiales a base de grafeno. Las propiedades fototérmicas del material que comprende capas de grafeno y/u óxido de grafeno, es decir, su capacidad para convertir luz en calor, provoca que se eleve la temperatura de la superficie hasta una temperatura comprendida entre 45 °C y 60 °C, preferiblemente comprendida entre 50 °C y 57 °C. Por ejemplo, una temperatura de la superficie de 51,3 °C puede obtenerse en presencia de FLG y una temperatura de la superficie de 56,0 °C puede obtenerse tras la irradiación de películas de FLGO. La pequeña diferencia de temperatura entre los diferentes materiales que comprenden grafeno y/u óxido de grafeno según la invención sugiere que la mejora en el rendimiento antibacteriano podría atribuirse principalmente a la acción fotodinámica. Esto está asociado con la capacidad para inducir la producción de ROS, que junto con el agotamiento de GSH, puede contribuir en gran medida al estrés oxidativo, ya que el grado de estrés oxidativo depende de acciones competitivas de generación de ROS y reacciones de eliminación de ROS. Upon irradiation with NIR-LEDs, even though surface chemistry and morphology may weaken the bacterial membrane, the main contribution to the overall antibacterial activity comes from the photothermal (PTT) and photodynamic (PDT) action of the graphene-based materials. The photothermal properties of the material comprising graphene and/or graphene oxide layers, i.e., its ability to convert light into heat, causes the surface temperature to rise to a temperature between 45 °C and 60 °C, preferably between 50 °C and 57 °C. For example, a surface temperature of 51.3 °C can be obtained in the presence of FLG and a surface temperature of 56.0 °C can be obtained upon irradiation of FLGO films. The small temperature difference between the different materials comprising graphene and/or graphene oxide according to the invention suggests that the improvement in antibacterial performance could be mainly attributed to the photodynamic action. This is associated with the ability to induce ROS production, which together with GSH depletion, may greatly contribute to oxidative stress, since the degree of oxidative stress depends on competing actions of ROS generation and ROS scavenging reactions.

Basándose en los resultados del ensayo de DCFH-DA, los inventores hallaron sorprendentemente que las películas de FLG potencian la generación de ROS en mayor medida que las películas de FLGO. Aunque los materiales oxidados generalmente se asocian con una mayor producción de ROS debido a una mayor densidad de grupos funcionales que contienen oxígeno, la naturaleza conductora de las películas de FLG según la invención puede permitirles actuar como una bomba de electrones (provocando la alteración u oxidación de las estructuras celulares sin producción de ROS y a través de la transferencia de carga de la membrana extracelular al grafeno). Todavía puede producirse la adsorción de oxígeno ambiental, pero en menor medida. Based on the results of the DCFH-DA assay, the inventors surprisingly found that FLG films enhance ROS generation to a greater extent than FLGO films. Although oxidized materials are generally associated with increased ROS production due to a higher density of oxygen-containing functional groups, the conductive nature of the FLG films according to the invention may allow them to act as an electron pump (causing the disruption or oxidation of cellular structures without ROS production and through charge transfer from the extracellular membrane to graphene). Adsorption of ambient oxygen can still occur, but to a lesser extent.

El mayor agotamiento de GSH por las películas de grafeno independientes según la invención debido al potencial oxidativo aumentado tras la irradiación contribuye en gran medida a mejorar la eficiencia de PDT, ya que la presencia de GSH actúa como eliminador de ROS. Esto puede ser particularmente relevante en el caso de películas de FLGO donde el agotamiento de GSH puede potenciar el efecto de los niveles más bajos de ROS, lo que implica que está teniendo lugar una ruta independiente de ROS predominante para el estrés oxidativo. La temperatura también puede estar desempeñando un papel más activo en el mecanismo de acción de las películas de FLGO irradiadas, considerando la menor producción de ROS y la mayor acción bactericida. Durante la irradiación, la exposición a temperaturas suaves durante al menos 30 min puede debilitar la estructura de la membrana bacteriana, lo que, asociado con la sobreproducción de ROS y el agotamiento de GSH, puede permitir que cantidades excesivas de ROS entren en las bacterias con mayor facilidad, lo que contribuye a la alteración del equilibrio redox intracelular. El oxígeno singlete (1O<2>) producido también puede mejorar la permeabilidad y la sensibilidad térmica de la membrana celular bacteriana. Por otro lado, la presencia de ROS también puede contribuir a aumentar la permeabilidad de las membranas bacterianas dañadas, haciéndolas más sensibles al calor, y acelerando así la fuga de contenido intracelular de las bacterias. Finalmente, los materiales que tienen capas de grafeno y/u óxido de grafeno según la invención mantienen su química y morfología de la superficie. Por consiguiente, los sistemas de esterilización según la invención pueden usarse varias veces sin degradarse. The increased depletion of GSH by the free-standing graphene films according to the invention due to the increased oxidative potential upon irradiation greatly contributes to improved PDT efficiency, as the presence of GSH acts as a ROS scavenger. This may be particularly relevant in the case of FLGO films where GSH depletion may potentiate the effect of the lower ROS levels, implying that a predominant ROS-independent pathway for oxidative stress is taking place. Temperature may also be playing a more active role in the mechanism of action of irradiated FLGO films, considering the lower ROS production and increased bactericidal action. During irradiation, exposure to mild temperatures for at least 30 min may weaken the bacterial membrane structure, which, combined with ROS overproduction and GSH depletion, may allow excessive amounts of ROS to enter the bacteria more easily, contributing to the alteration of the intracellular redox balance. The singlet oxygen (1O<2>) produced can also enhance the permeability and thermal sensitivity of the bacterial cell membrane. Furthermore, the presence of ROS can also contribute to increasing the permeability of damaged bacterial membranes, making them more sensitive to heat and thus accelerating the leakage of intracellular contents from the bacteria. Finally, materials containing graphene and/or graphene oxide layers according to the invention maintain their surface chemistry and morphology. Consequently, the sterilization systems according to the invention can be used multiple times without degrading.

En los sistemas de esterilización según la invención, la exposición del material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno a LED-NIR de baja intensidad (650-950 nm con una intensidad de 1-330 mW/cm2) mejora drásticamente su capacidad para destruir S.aureusy S.epidermidisresistentes a meticilina planctónicas (hasta ~99 %) y adherentes (hasta ~85 %). Tras la irradiación, se observa un efecto fototérmico leve en el sobrenadante, aumentando la temperatura desde 37,0 °C hasta 39,0 °C-42,0 °C, mientras que la temperatura de la superficie de los materiales que tienen capas de grafeno (por ejemplo, películas de FLG no oxidado) aumenta hasta 51,3 °C frente a 56,0 °C para materiales que tienen capas de óxido de grafeno (por ejemplo, películas de FLGO). Todos los materiales sometidos a prueba fomentan la oxidación total del glutatión cuando se irradian, a pesar de que las películas de FLG inducen una mayor generación de ROS que las FLGO, lo que sugiere que el agotamiento de antioxidantes se produce de manera preferente por una ruta dependiente de ROS (efecto fotodinámico) para FLG frente a una ruta independiente de ROS para películas de FLGO. In the sterilization systems according to the invention, exposure of the material having graphene and/or graphene oxide layers to low intensity NIR-LED (650-950 nm with an intensity of 1-330 mW/cm2) dramatically improves its ability to kill planktonic (up to ~99%) and adherent (up to ~85%) methicillin-resistant S. aureus and S. epidermidis. Upon irradiation, a mild photothermal effect is observed in the supernatant, increasing the temperature from 37.0 °C to 39.0 °C-42.0 °C, while the surface temperature of materials having graphene layers (e.g., non-oxidized FLG films) increases up to 51.3 °C versus 56.0 °C for materials having graphene oxide layers (e.g., FLGO films). All tested materials promote full glutathione oxidation when irradiated, although FLG films induce higher ROS generation than FLGO films, suggesting that antioxidant depletion occurs preferentially via a ROS-dependent pathway (photodynamic effect) for FLG versus a ROS-independent pathway for FLGO films.

Por tanto, la presente invención demuestra que la irradiación segura con NIR de baja intensidad es una herramienta valiosa y eficaz para potenciar el rendimiento antibacteriano de las superficies de grafeno a través de un efecto fototérmico y fotodinámico sinérgico. Por tanto, estas plataformas a base de grafeno activado por NIR (películas de GBM) independientes dan como resultado superficies/sistemas de desinfección sencillos y económicos, con un uso generalizado en aplicaciones médicas y no médicas. Therefore, the present invention demonstrates that safe, low-intensity NIR irradiation is a valuable and effective tool for enhancing the antibacterial performance of graphene surfaces through a synergistic photothermal and photodynamic effect. These free-standing NIR-activated graphene-based platforms (GBM films) therefore result in simple and cost-effective disinfection surfaces/systems, with widespread use in medical and non-medical applications.

Por tanto, estos sistemas de esterilización pueden aplicarse en diversas aplicaciones de atención sanitaria donde la adhesión e infección bacterianas son una preocupación (tales como dispositivos médicos e implantes), y en otras aplicaciones no médicas que también requieren esterilización y desinfección (tales como envases de alimentos y tratamiento de agua). Therefore, these sterilization systems can be applied in various healthcare applications where bacterial adhesion and infection are a concern (such as medical devices and implants), and in other non-medical applications that also require sterilization and disinfection (such as food packaging and water treatment).

Por ejemplo, el uso de una fuente de NIR-LED con una intensidad de irradiación de 1-330 mW/cm2 hace que estos sistemas sean particularmente útiles para entornosin vivoy para usos médicos. For example, the use of a NIR-LED source with an irradiation intensity of 1-330 mW/cm2 makes these systems particularly useful for in vivo environments and for medical uses.

Las películas de GBM independientes según la invención están recubiertas sobre una guía de ondas conectada a una fuente de emisión de baja potencia tal como se describe en la presente invención, dando como resultado de ese modo un sistema integrado de esterilización eficiente que puede usarse para esterilizar dispositivos médicos/superficies/líquidos. The independent GBM films according to the invention are coated on a waveguide connected to a low power emission source as described in the present invention, thereby resulting in an efficient integrated sterilization system that can be used to sterilize medical devices/surfaces/liquids.

El sistema reutilizable de esterilización activada por luz según la invención comprende además una guía de ondas, que en este sistema la guía de ondas está recubierta con dicho material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno. Preferiblemente, la guía de ondas está conectada a una fuente de NIR-LED. The reusable light-activated sterilization system according to the invention further comprises a waveguide, which in this system is coated with said material having layers of graphene and/or graphene oxide. Preferably, the waveguide is connected to a NIR-LED source.

Por ejemplo, en una realización preferida, el sistema reutilizable de esterilización activada por luz según la invención comprende además una fibra óptica, que en este sistema la fibra óptica está recubierta con dicho material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno. Preferiblemente, la fibra óptica está conectada a una fuente de NIR-LED. Este sistema integrado puede insertarse ventajosamente en el líquido que necesita esterilizarse, o dentro de una luz, por ejemplo, una luz de catéter, dando como resultado de ese modo un sistema integrado de esterilización eficiente y que puede reutilizarse a lo largo del tiempo. For example, in a preferred embodiment, the reusable light-activated sterilization system according to the invention further comprises an optical fiber, in which case the optical fiber is coated with said material having layers of graphene and/or graphene oxide. Preferably, the optical fiber is connected to a NIR-LED source. This integrated system can advantageously be inserted into the liquid to be sterilized, or within a lumen, for example, a catheter lumen, thereby resulting in an efficient integrated sterilization system that can be reused over time.

Tapa de catéter Catheter cap

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un dispositivo médico que comprende el sistema reutilizable de esterilización activada por luz tal como se describe en la presente divulgación. En particular, el sistema de esterilización puede integrarse en un dispositivo médico de manera permanente o retirable. Por ejemplo, el sistema de esterilización descrito en el presente documento puede integrarse en una tapa, obteniendo de ese modo una tapa de esterilización. Un ejemplo preferido de la tapa de esterilización según la invención es una tapa de esterilización para un catéter tal como se describe en el presente documento. Another aspect of the present invention relates to a medical device comprising the reusable light-activated sterilization system as described in the present disclosure. In particular, the sterilization system can be permanently or removably integrated into a medical device. For example, the sterilization system described herein can be integrated into a cap, thereby obtaining a sterilization cap. A preferred example of the sterilization cap according to the invention is a sterilization cap for a catheter as described herein.

Una tapa de esterilización para un catéter que comprende: A sterilization cap for a catheter comprising:

- un cuerpo de tapa que delimita un compartimento; - a lid body that delimits a compartment;

- una fuente de alimentación alojada en dicho compartimento; - a power supply housed in said compartment;

- una fuente de luz conectada a dicha fuente de alimentación para emitir radiación de infrarrojo cercano (NIR) en un intervalo de 650 nm-950 nm con una intensidad de 1-330 mW/cm2; - a light source connected to said power supply to emit near infrared (NIR) radiation in a range of 650 nm-950 nm with an intensity of 1-330 mW/cm2;

- una guía de ondas de dicha radiación de NIR que se extiende desde el cuerpo de tapa y que delimita una superficie exterior; - a waveguide for said NIR radiation extending from the cover body and delimiting an outer surface;

caracterizada porque la superficie exterior de dicha guía de ondas comprende un material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno, preferiblemente FLG y/o FLGO. characterized in that the outer surface of said waveguide comprises a material having layers of graphene and/or graphene oxide, preferably FLG and/or FLGO.

Preferiblemente, dicha guía de ondas está al menos parcialmente recubierta con el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno. Preferably, said waveguide is at least partially coated with the material having layers of graphene and/or graphene oxide.

En la tapa de esterilización según la invención, el cuerpo de tapa y la guía de ondas pueden definir un hueco anular entre sí para una inserción liberable de dicho catéter. Además, la tapa de esterilización puede comprender medios de acoplamiento complementarios. Preferiblemente, dichos medios de acoplamiento complementarios están posicionados al menos parcialmente en dicho hueco anular. In the sterilization cap according to the invention, the cap body and the waveguide may define an annular gap between them for releasable insertion of said catheter. Furthermore, the sterilization cap may comprise complementary coupling means. Preferably, said complementary coupling means are positioned at least partially within said annular gap.

Preferiblemente, dicha guía de ondas está insertada en una porción tubular de dicho cuerpo de tapa, finalizando dicha porción tubular en dicho compartimento en un lado, y finalizando en el exterior en un segundo lado opuesto. El material de guía de ondas de dicha guía de ondas no está particularmente limitado y puede ser cualquier material que permita que pase a su través una radiación de NIR producida por la fuente de emisión de baja potencia (por ejemplo, por la fuente de LED). Como un ejemplo, podría ser un filamento de poli(metacrilato de metilo) PMMA o un filamento de poli(tereftalato de etileno-glicol) (PETG), así como un filamento de vidrio. Esta guía de ondas puede estar al menos parcialmente recubierta con el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno, siendo estos materiales tal como se describen en la presente invención. Preferably, said waveguide is inserted into a tubular portion of said lid body, said tubular portion terminating in said compartment on one side and terminating externally on a second, opposite side. The waveguide material of said waveguide is not particularly limited and may be any material that allows NIR radiation produced by the low-power emission source (e.g., by the LED source) to pass through. As an example, it could be a poly(methyl methacrylate) PMMA filament or a poly(ethylene terephthalate-glycol) (PETG) filament, as well as a glass filament. This waveguide may be at least partially coated with the material having layers of graphene and/or graphene oxide, these materials being as described in the present invention.

El método para incorporar parcialmente la guía de ondas con el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno según la invención no está particularmente limitado. Pueden usarse diferentes métodos conocidos en la técnica, como un ejemplo el recubrimiento del material puede obtenerse a través de recubrimiento por inmersión. Por ejemplo, se prepara una suspensión de GBM (por ejemplo, FLG, FLGO, MLGO, grafeno) y luego se sumerge la superficie en la suspensión para obtener una película de GBM (material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno) sobre la guía de ondas. The method for partially incorporating the waveguide with the material having layers of graphene and/or graphene oxide according to the invention is not particularly limited. Various methods known in the art may be used; for example, coating the material can be obtained through dip coating. For example, a GBM suspension (e.g., FLG, FLGO, MLGO, graphene) is prepared, and then the surface is dipped into the suspension to obtain a GBM film (a material having layers of graphene and/or graphene oxide) on the waveguide.

El material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno usado en la tapa de catéter es tal como se describe en la presente solicitud. The material having layers of graphene and/or graphene oxide used in the catheter cap is as described in the present application.

La fuente de emisión de luz de infrarrojo cercano (NIR), preferiblemente el diodo de emisión de luz (LED), es tal como se describe en la presente divulgación. Tal como ya se ha comentado, esta fuente de LED emite radiación en el intervalo de 650-950 nm, preferiblemente 700-900 nm, preferiblemente 750-850 nm, preferiblemente 800-820 nm y lo más preferiblemente 808-812 nm. The near-infrared (NIR) light emitting source, preferably the light emitting diode (LED), is as described in the present disclosure. As already discussed, this LED source emits radiation in the range of 650-950 nm, preferably 700-900 nm, preferably 750-850 nm, preferably 800-820 nm and most preferably 808-812 nm.

Además, el diodo de emisión de luz (LED) de infrarrojo cercano (NIR) emite la radiación de NIR con una intensidad en el intervalo de 1-330 mW/cm2, preferiblemente de 10-250 mW/cm2, más preferiblemente de 50-200 mW/cm2, por ejemplo, de 150 mW/cm2. In addition, the near-infrared (NIR) light-emitting diode (LED) emits NIR radiation with an intensity in the range of 1-330 mW/cm2, preferably 10-250 mW/cm2, more preferably 50-200 mW/cm2, for example, 150 mW/cm2.

Otra realización de la presente invención se refiere un conjunto (kit) que comprende: Another embodiment of the present invention relates to a kit comprising:

- la tapa de esterilización tal como se describe en el presente documento, y - the sterilization cap as described herein, and

- un catéter que delimita una luz en la que puede insertarse al menos parcialmente dicha guía de ondas de la tapa de catéter. - a catheter that delimits a lumen into which said catheter cap waveguide can be at least partially inserted.

El catéter no está particularmente limitado; sin embargo, tipos preferidos de catéter son catéteres para hemodiálisis y catéteres para quimioterapia. The catheter is not particularly limited; however, preferred types of catheters are hemodialysis catheters and chemotherapy catheters.

Parte experimentalExperimental part

En la siguiente sección experimental se evalúa el rendimiento antibacteriano de los sistemas de esterilización según la invención frente a bacterias planctónicas y adherentes. Los sistemas de esterilización a modo de ejemplo se preparan usando diferentes materiales a base de grafeno. En todos los ejemplos se usa una fuente basada en LED de baja potencia con una emisión máxima de 812 nm y una irradiancia de 0,150 W/cm2. Las cepas bacterianas usadas sonStaphylococcus aureus(ATCC® MRSA 33591TM) yStaphylococcus epidermidis(ATCC® 35984TM) resistentes a meticilina planctónicas y adherentes disponibles comercialmente. In the following experimental section, the antibacterial performance of the sterilization systems according to the invention against planktonic and adherent bacteria is evaluated. Exemplary sterilization systems are prepared using different graphene-based materials. In all examples, a low-power LED-based source with a maximum emission at 812 nm and an irradiance of 0.150 W/cm2 is used. The bacterial strains used are commercially available planktonic and adherent methicillin-resistant Staphylococcus aureus (ATCC® MRSA 33591™) and Staphylococcus epidermidis (ATCC® 35984™).

Preparación de cultivos bacterianos Preparation of bacterial cultures

Se expusieron los sistemas de esterilización conStaphylococcus aureus(ATCC® MRSA 33591TM) yStaphylococcus epidermidis(ATCC® 35984TM) resistentes a meticilina. Se hicieron crecer las bacterias en placas de agar con triptona y soja (TSA, Merck) durante la noche a 37 °C. Se recogieron dos colonias, se inocularon en 5 ml de caldo con triptona y soja (TSB, Merck) y se cultivaron durante la noche a 37 °C con agitación a 150 rpm. Se ajustaron los cultivos bacterianos se ajustaron a 105-106 UFC/ml en medio TSB recién preparado complementado con plasma humano al 1 % (v/v), con el objetivo de imitar la presencia de proteínas que se produce de manera natural en condiciones fisiológicas. Sterilization systems were challenged with methicillin-resistant Staphylococcus aureus (ATCC® MRSA 33591TM) and Staphylococcus epidermidis (ATCC® 35984TM). Bacteria were grown on tryptone soy agar (TSA, Merck) plates overnight at 37°C. Two colonies were picked, inoculated into 5 ml of tryptone soy broth (TSB, Merck), and grown overnight at 37°C with shaking at 150 rpm. Bacterial cultures were adjusted to 105-106 CFU/ml in freshly prepared TSB medium supplemented with 1% (v/v) human plasma to mimic the naturally occurring protein presence under physiological conditions.

Preparación de películas que consisten en grafeno Preparation of films consisting of graphene

El grafeno de pocas capas (FLG) (diámetro de ~5 |im, xGnP® calidad M) se adquirió comercialmente de XG Sciences (Lansing, EE. U<u>.) y se oxidó para dar óxido de grafeno de pocas capas (FLGO) usando el método de Hummers modificado, tal como se describe en Henriqueset al.,ACS Applied Materials Interfaces 12(18) (2020) 21020-21035. Se dispersaron los polvos de FLG en agua en un baño ultrasónico durante 10 min, obteniendo una suspensión acuosa de FLG. Se filtraron a vacío ambas suspensiones (FLG y FLGO) (45 mg en 10 ml) a través de una membrana de nailon (tamaño de poro de 0,20 |im, NY2004700, Merck) obteniendo de ese modo películas de FLG y FLGO con una distribución de masa/área de GBM de 7,5 mg/cm2 Se secaron las películas a 37 °C durante la noche y se cortaron en discos de 9 mm de diámetro (área de 0,64 cm2) usando un sacabocados de acero inoxidable. Se comprimieron ligeramente las películas de FLG después de la producción, durante 5 s a ~16 kg/cm2, usando una prensa Graseby Specac, para impedir el desprendimiento de partículas. Se esterilizaron todas las películas con óxido de etileno (gas de OE, serie 3+). En los siguientes ejemplos se usan películas de grafeno de pocas capas y películas de óxido de grafeno de pocas capas como material a base de grafeno según la invención. Few-layer graphene (FLG) (~5 |im diameter, xGnP® grade M) was purchased commercially from XG Sciences (Lansing, USA) and oxidized to give few-layer graphene oxide (FLGO) using the modified Hummers method as described by Henrique et al., ACS Applied Materials Interfaces 12(18) (2020) 21020–21035. FLG powders were dispersed in water in an ultrasonic bath for 10 min, obtaining an aqueous FLG suspension. Both suspensions (FLG and FLGO) (45 mg in 10 ml) were vacuum filtered through a nylon membrane (pore size 0.20 µm, NY2004700, Merck) thereby obtaining FLG and FLGO films with a GBM mass/area distribution of 7.5 mg/cm2. The films were dried at 37 °C overnight and cut into 9 mm diameter discs (area 0.64 cm2) using a stainless steel punch. The FLG films were lightly compressed after production, for 5 s at ~16 kg/cm2, using a Graseby Specac press, to prevent particle detachment. All films were sterilized with ethylene oxide (EO gas, series 3+). In the following examples, few-layer graphene films and few-layer graphene oxide films are used as the graphene-based material according to the invention.

Ejemplo 1 Example 1

Se transfirieron películas de FLG preparadas tal como se mencionó anteriormente a placas de suspensión de 48 pocillos y se incubaron con 300 |il de suspensiones bacterianas(S. aureusy S.epidermidis)a 37 °C en condiciones estáticas. Se llenaron los pocillos vacíos restantes con agua desionizada (dH<2>O) para evitar la evaporación. Se incubaron las muestras durante dos horas con suspensiones de S.aureusy S.epidermidis,preparadas tal como se describió anteriormente, para permitir la adhesión bacteriana. Después de la incubación de dos horas, se irradiaron las muestras durante 45 min con el LED de NIR (812 nm, 0,150 W/cm2) a temperatura ambiente (TA). Se situó la fuente de irradiación debajo de las placas de pocillos, es decir, la irradiación incide en primer lugar en el pocillo de plástico y después en las películas de FLG. Luego se recogió el sobrenadante de cada muestra, y se enjuagaron las superficies dos veces con TSB nuevo para eliminar las bacterias no adherentes (también se recuperaron los medios de lavado y se añadieron al sobrenadante). Se analizó la viabilidad de bacterias adherentes y planctónicas mediante un ensayo de fluorescencia LIVE/DEAD y ensayos de unidades formadoras de colonias (UFC) y actividad metabólica, respectivamente. FLG films prepared as above were transferred to 48-well suspension plates and incubated with 300 µl of bacterial suspensions (S. aureus and S. epidermidis) at 37 °C under static conditions. The remaining empty wells were filled with deionized water (dH<2>O) to prevent evaporation. Samples were incubated for two hours with S. aureus and S. epidermidis suspensions prepared as described above to allow bacterial adhesion. After the two-hour incubation, samples were irradiated for 45 min with an NIR LED (812 nm, 0.150 W/cm2) at room temperature (RT). The irradiation source was placed below the well plates, i.e., the irradiation first hits the plastic well and then the FLG films. The supernatant from each sample was then collected, and the surfaces were rinsed twice with fresh TSB to remove non-adherent bacteria (the wash media was also recovered and added to the supernatant). Viability of adherent and planktonic bacteria was analyzed using a LIVE/DEAD fluorescence assay and colony-forming unit (CFU) and metabolic activity assays, respectively.

Ejemplo 2 Example 2

Se transfirieron películas de FLGO preparadas tal como se mencionó anteriormente a placas de suspensión de 48 pocillos y se incubaron con 300 |il de suspensiones bacterianas(S. aureusy S.epidermidis)a 37 °C en condiciones estáticas. Se llenaron los pocillos vacíos restantes con agua desionizada (dH<2>O) para evitar la evaporación. Se incubaron las películas de FLGO durante dos horas con suspensiones de S.aureusy S.epidermidispara permitir la adhesión bacteriana. Después de la incubación de dos horas, se irradiaron las muestras durante 45 min con el LED de NIR (812 nm, 0,150 W/cm2) a temperatura ambiente (TA). Se situó la fuente de irradiación debajo de las placas de pocillos, es decir, la irradiación incide en primer lugar en el pocillo de plástico y después en las películas de FLGO. Luego se recogió el sobrenadante de cada muestra, y se enjuagaron las superficies dos veces con TSB nuevo para eliminar las bacterias no adherentes (también se recuperaron los medios de lavado y se añadieron al sobrenadante). Se analizó la viabilidad de bacterias adherentes y planctónicas mediante un ensayo de fluorescencia LIVE/DEAD y ensayos de unidades formadoras de colonias (UFC) y actividad metabólica, tal como se describe a continuación. FLGO films prepared as mentioned above were transferred to 48-well suspension plates and incubated with 300 µl of bacterial suspensions (S. aureus and S. epidermidis) at 37 °C under static conditions. The remaining empty wells were filled with deionized water (dH<2>O) to prevent evaporation. The FLGO films were incubated for two hours with S. aureus and S. epidermidis suspensions to allow bacterial adhesion. After the two-hour incubation, the samples were irradiated for 45 min with the NIR LED (812 nm, 0.150 W/cm2) at room temperature (RT). The irradiation source was placed below the well plates, i.e., the irradiation first hits the plastic well and then the FLGO films. The supernatant from each sample was then collected, and the surfaces were rinsed twice with fresh TSB to remove non-adherent bacteria (the wash media was also recovered and added to the supernatant). Viability of adherent and planktonic bacteria was analyzed using a LIVE/DEAD fluorescence assay and colony-forming unit (CFU) and metabolic activity assays, as described below.

Ejemplo comparativo 1 Comparative example 1

Se prepararon las muestras de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto porque no se irradiaron las muestras. También se mantiene el tiempo de espera de 45 min (sin irradiación durante este tiempo). The samples were prepared in the same manner as in Example 1, except that they were not irradiated. The 45-minute waiting time was also maintained (no irradiation during this time).

Ejemplo comparativo 2 Comparative example 2

Se prepararon las muestras de la misma manera que en el ejemplo 2, excepto porque no se irradiaron las muestras. También se mantiene el tiempo de espera de 45 min (sin irradiación durante este tiempo). The samples were prepared in the same manner as in Example 2, except that they were not irradiated. The 45-minute waiting time was also maintained (no irradiation during this time).

Ejemplo comparativo 3 Comparative example 3

Se transfirieron películas de silicona, usadas como ejemplo comparativo, a placas de suspensión de 48 pocillos y se incubaron con 300 |il de suspensiones bacterianas(S. aureusy S.epidermidis)a 37 °C en condiciones estáticas. Se llenaron los pocillos vacíos restantes con agua desionizada (dH<2>O) para evitar la evaporación. Se incubaron las películas de silicona durante dos horas con suspensiones de S.aureusy S.epidermidispara permitir la adhesión bacteriana. Después de la incubación de dos horas, se irradiaron las muestras durante 45 min con el LED de NIR (812 nm, 0,150 W/cm2) a temperatura ambiente (TA). Se situó la fuente de irradiación debajo de las placas de pocilios, es decir, la irradiación incide en primer lugar en el pocilio de plástico y después en las películas de silicona. Luego se recogió el sobrenadante de cada muestra, y se enjuagaron las superficies dos veces con TSB nuevo para eliminar las bacterias no adherentes (también se recuperaron los medios de lavado y se añadieron al sobrenadante). Se analizó la viabilidad de bacterias adherentes y planctónicas mediante un ensayo de fluorescencia LIVE/DEAD y ensayos de unidades formadoras de colonias (UFC) y actividad metabólica, tal como se describe a continuación. Irradiación con NIR de películas de FLG y FLGO Silicone films, used as a comparative example, were transferred to 48-well suspension plates and incubated with 300 µl of bacterial suspensions (S. aureus and S. epidermidis) at 37 °C under static conditions. The remaining empty wells were filled with deionized water (dH<2>O) to prevent evaporation. The silicone films were incubated for two hours with S. aureus and S. epidermidis suspensions to allow bacterial adhesion. After the two-hour incubation, the samples were irradiated for 45 min with an NIR LED (812 nm, 0.150 W/cm2) at room temperature (RT). The irradiation source was placed below the well plates, i.e., the irradiation first hits the plastic well and then the silicone films. The supernatant from each sample was then collected, and the surfaces were rinsed twice with fresh TSB to remove non-adherent bacteria (the wash media was also recovered and added to the supernatant). Viability of adherent and planktonic bacteria was analyzed using a LIVE/DEAD fluorescence assay and colony-forming unit (CFU) and metabolic activity assays as described below. NIR irradiation of FLG and FLGO films

Se mantuvieron en la oscuridad las películas de FLG y FLGO (NIR apagado) (ejemplos comparativos 1-2) o se expusieron a la luz de NIR (NIR encendido) (ejemplos 1-2 y ejemplo comparativo 3). Se usó una fuente basada en LED de baja potencia con una emisión máxima de 812 nm y una irradiancia de 0,150 W/cm2 para irradiar las películas. Se situó la fuente de irradiación debajo de las placas de pocillos, es decir, la irradiación incide en primer lugar en el pocillo de plástico y después en las películas de FLG. Para exponer las bacterias durante al menos 30 min a la temperatura máxima, se seleccionó 45 minutos como tiempo de irradiación para los ensayos antibacterianos. De ese modo se exploró la actividad antibacteriana. The FLG and FLGO films were kept in the dark (NIR off) (Comparative Examples 1-2) or exposed to NIR light (NIR on) (Examples 1-2 and Comparative Example 3). A low-power LED-based source with an emission maximum at 812 nm and an irradiance of 0.150 W/cm2 was used to irradiate the films. The irradiation source was positioned below the well plates; i.e., the irradiation first hits the plastic well and then the FLG films. In order to expose the bacteria to the maximum temperature for at least 30 min, 45 min was selected as the irradiation time for the antibacterial tests. In this way, the antibacterial activity was explored.

Métodos de caracterización Characterization methods

Se recogió el sobrenadante de cada muestra (ejemplos anteriores), y se enjuagaron las superficies dos veces con TSB nuevo para eliminar las bacterias no adherentes (también se recuperaron los medios de lavado y se añadieron al sobrenadante). Se analizaron tanto el sobrenadante como la superficie de las películas para evaluar las bacterias planctónicas y adherentes, respectivamente tal como se describe a continuación. The supernatant from each sample was collected (examples above), and the surfaces were rinsed twice with fresh TSB to remove non-adherent bacteria (the wash media was also recovered and added to the supernatant). Both the supernatant and the film surfaces were analyzed for planktonic and adherent bacteria, respectively, as described below.

Bacterias planctónicas Planktonic bacteria

Se evaluó la viabilidad de las bacterias planctónicas mediante unidades formadoras de colonias usando el método de cultivo en placa de agar. Para ello, se prepararon diluciones en serie (10-1, 10'2, 10'3) de los sobrenadantes y se sembraron en placa tres gotas de 10 |il de cada dilución en TSA. Se incubaron las placas durante la noche a 37 °C y se contaron las UFC. También se confirmó la viabilidad de las bacterias mediante el ensayo alamarBlue™. Para ello, se añadió resazurina a los sobrenadantes (10 % v/v) y se incubó durante 2 h a 37 °C. Se midieron las UFR (Xex/Xem: 530 nm/590 nm) en un fluorómetro de microplaca (Spectra Max GeminiXS, Molecular Devices, California, EE. UU.) y se correlacionaron con la actividad metabólica de las bacterias presentes en el medio. Se evaluaron ocho réplicas de cada muestra (ejemplos y ejemplos comparativos). The viability of planktonic bacteria was assessed by colony-forming units using the agar plate method. For this purpose, serial dilutions (10-1, 10'2, 10'3) of the supernatants were prepared and three 10 µl drops of each dilution were plated in TSA. The plates were incubated overnight at 37 °C and the CFU were counted. The viability of the bacteria was also confirmed by the alamarBlue™ assay. For this purpose, resazurin was added to the supernatants (10% v/v) and incubated for 2 h at 37 °C. The CFUs (Xex/Xem: 530 nm/590 nm) were measured on a microplate fluorometer (Spectra Max GeminiXS, Molecular Devices, California, USA) and correlated with the metabolic activity of the bacteria present in the medium. Eight replicates of each sample were evaluated (examples and comparative examples).

Bacterias adherentes Adherent bacteria

Se determinó la viabilidad de las bacterias adherentes mediante tinción de fluorescencia usando el kit de viabilidad bacteriana LIVE/DEAD® BacLight™ (L13152, Invitrogen). Se incubó una mezcla de tintes de ácido nucleico SYTO9 (Xex/Xem = 480/500 nm, fluorescencia verde) y yoduro de propidio (PI) (Xex/Xem = 490/635 nm, fluorescencia roja) con las muestras durante 15 min en la oscuridad a TA. Se transfirieron las muestras a microplacas de 24 pocillos sin recubrir (#82406, IBIDI, Alemania) con la superficie orientada hacia el fondo de vidrio de la placa. Se adquirieron imágenes de fluorescencia usando un microscopio de detección de alto contenido IN Cell Analyzer 2000 (GE Healthcare, objetivo Nikon 40x/0,95 NA Plan Apo) usando una cámara CCD (CoolSNAP K4). Se evaluaron tres réplicas de cada muestra, adquiriendo 9 campos por muestra (cada campo a lo largo de una sección z de ~25 |im, con un paso z de 1 |im), con un área de barrido total de 1,44 mm2. Se proyectaron las secciones z en un plano usando el software IN Cell Investigator Developer Toolbox v.1.9.2 (GE Healthcare). Se realizó la cuantificación de bacterias tal como se describió anteriormente en Henriqueset al.,ACS Applied Materials Interfaces 12(18) (2020) 21020-21035. The viability of adherent bacteria was determined by fluorescence staining using the LIVE/DEAD® BacLight™ Bacterial Viability Kit (L13152, Invitrogen). A mixture of SYTO9 nucleic acid dyes (Xex/Xem = 480/500 nm, green fluorescence) and propidium iodide (PI) (Xex/Xem = 490/635 nm, red fluorescence) was incubated with the samples for 15 min in the dark at RT. Samples were transferred to uncoated 24-well microplates (#82406, IBIDI, Germany) with the surface facing the glass bottom of the plate. Fluorescence images were acquired using an IN Cell Analyzer 2000 high-content detection microscope (GE Healthcare, Nikon 40x/0.95 NA Plan Apo objective) using a CCD camera (CoolSNAP K4). Three replicates of each sample were evaluated, acquiring 9 fields per sample (each field along a z-section of ~25 |im, with a z-step of 1 |im), with a total scan area of 1.44 mm2. The z-sections were projected onto a plane using IN Cell Investigator Developer Toolbox v.1.9.2 software (GE Healthcare). Bacterial quantification was performed as previously described by Henrique et al., ACS Applied Materials Interfaces 12(18) (2020) 21020-21035.

Impacto de la irradiación con NIR sobre las características fisicoquímicas de la superficie Impact of NIR irradiation on the physicochemical characteristics of the surface

Se evaluó el impacto de la radiación de NIR sobre la morfología y química de la superficie (composición elemental y grado de oxidación) de las películas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), respectivamente. Se irradiaron de manera continua las películas de FLG/FLGO durante 45 min (812 nm, 0,150 W/cm2). The impact of NIR radiation on the morphology and surface chemistry (elemental composition and oxidation state) of the films was evaluated using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), respectively. The FLG/FLGO films were continuously irradiated for 45 min (812 nm, 0.150 W/cm2).

Microscopía electrónica de barrido (SEM) Scanning electron microscopy (SEM)

Se realizó el análisis de SEM usando un dispositivo de SEM Phenom XL en un modo de detector de electrones secundarios (SED) y con una tensión de aceleración de 10 kV. Se adhirieron las películas de FLG y FLGO sobre cinta de carbono y se recubrieron con una capa delgada de Au mediante pulverización catódica para mejorar su conductividad. SEM analysis was performed using a Phenom XL SEM device in secondary electron detector (SED) mode and with an acceleration voltage of 10 kV. The FLG and FLGO films were bonded onto carbon tape and coated with a thin layer of Au by sputtering to enhance their conductivity.

Espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)

Se realizó el análisis de XPS usando un equipo Kratos Axis Ultra HSA (Kratos Analytical, R.U.) con una fuente de rayos X de Al monocromática que funcionaba a 15 kV (90 W). Se adquirieron los espectros de exploración a 80 eV y espectros de alta resolución de C 1s y O 1s a 40 eV, ajustando la referencia del pico de C 1s a 284,6 eV. Se realizó la deconvolución de los espectros de alta resolución con el software de procesamiento CasaXPS versión 2.3.16, usando un fondo de tipo Shirley. Se realizó la deconvolución de C 1s tal como se describió anteriormente en Henriqueset al.,ACS Applied Materials Interfaces 12(18) (2020) 21020-21035. XPS analysis was performed using a Kratos Axis Ultra HSA (Kratos Analytical, UK) with a monochromatic Al X-ray source operating at 15 kV (90 W). Scanning spectra were acquired at 80 eV and high-resolution C 1s and O 1s spectra at 40 eV, with the C 1s peak referenced at 284.6 eV. Deconvolution of the high-resolution spectra was performed using CasaXPS version 2.3.16 processing software using a Shirley background. C 1s deconvolution was performed as previously described by Henrique et al., ACS Applied Materials Interfaces 12(18) (2020) 21020-21035.

Impacto de la irradiación con NIR sobre las propiedades fototérmicas Impact of NIR irradiation on photothermal properties

También se investigó la capacidad de conversión de luz en calor de las películas de GBM tras la irradiación con NIR. Se transfirieron películas de FLG/FLGO a una placa de suspensión de 48 pocillos, se sumergieron en 300 |il de TSB, y se incubaron durante 2 h a 37 °C. Después de eso, se expusieron las muestras a luz de NIR (812 nm, 0,150 W/cm2), y se registró la temperatura tanto del medio circundante como de la superficie de las películas cada 15 min, durante 60 min, usando una microsonda de termopar tipo K. Se usaron tres réplicas por condición y se realizaron dos experimentos independientes. Se usaron películas de silicona como superficie de control. The light-to-heat conversion capacity of GBM films was also investigated after NIR irradiation. FLG/FLGO films were transferred to a 48-well suspension plate, immersed in 300 μl of TSB, and incubated for 2 h at 37 °C. After that, the samples were exposed to NIR light (812 nm, 0.150 W/cm2), and the temperature of both the surrounding medium and the film surface was recorded every 15 min for 60 min using a K-type thermocouple microprobe. Three replicates were used per condition, and two independent experiments were performed. Silicone films were used as a control surface.

Impacto de la irradiación con NIR sobre las propiedades fotodinámicas Impact of NIR irradiation on photodynamic properties

Los niveles de glutatión (GSH), un antioxidante endógeno clave, y la generación de especies reactivas del oxígeno (ROS) son dos medidas del estrés oxidativo en sistemas biológicos. Ambos pueden contribuir al efecto fotodinámico y, por tanto, se cuantificaron. Glutathione (GSH) levels, a key endogenous antioxidant, and reactive oxygen species (ROS) generation are two measures of oxidative stress in biological systems. Both can contribute to the photodynamic effect and were therefore quantified.

Ensayo de oxidación de GSH GSH oxidation assay

Para determinar los niveles de GSH, se incubaron películas de GBM con 300 |il de GSH (1,5 mM, Sigma) en tampón de reacción (bicarbonato de sodio 0,1 M (pH 8), que contenía EDTA 1 mM) durante 2 h a 37 °C. Después de la incubación, se mantuvieron las muestras en la oscuridad (NIR apagado) o se irradiaron con NIR (NIR encendido) durante 45 min (812 nm, 0,150 W/cm2). Después de eso, se mezclaron 50 |il del sobrenadante con 500 |il del tampón de reacción y 10 |il de reactivo de Ellman (10 mM en tampón de reacción) durante 15 min en la oscuridad, permitiendo su reacción con los grupos tiol de GSH para proporcionar TNB fluorescente. Se cuantificó de manera espectrofotométrica el GSH a 412 nm y se calculó la pérdida de GSH. Se usó GSH en tampón de reacción sin películas de GBM como control negativo, mientras que se usó GSH en H<2>O<2>(1 mM) como control positivo de oxidación. To determine GSH levels, GBM films were incubated with 300 µl of GSH (1.5 mM, Sigma) in reaction buffer (0.1 M sodium bicarbonate (pH 8), containing 1 mM EDTA) for 2 h at 37 °C. After incubation, samples were kept in the dark (NIR off) or NIR irradiated (NIR on) for 45 min (812 nm, 0.150 W/cm2). After that, 50 µl of the supernatant was mixed with 500 µl of the reaction buffer and 10 µl of Ellman’s reagent (10 mM in reaction buffer) for 15 min in the dark, allowing its reaction with the thiol groups of GSH to give fluorescent TNB. GSH was quantified spectrophotometrically at 412 nm and GSH leakage was calculated. GSH in reaction buffer without GBM films was used as a negative control, while GSH in H<2>O<2> (1 mM) was used as a positive oxidation control.

Ensayo de DCFH-DA DCFH-DA assay

Para evaluar la generación de ROS, se incubaron películas de GBM solas o con bacterias durante 2 h a 37 °C, seguido de adición de diacetato de 2',7'-diclorodihidrofluoresceína (DCFH-DA, ThermoFisher) a 10 |iM. Se mantuvieron las muestras en la oscuridad (NIR apagado) o se irradiaron con NIR (NIR encendido) durante 45 min (812 nm, 0,150 W/cm2). Se midieron las intensidades de fluorescencia a 527 nm con excitación a 495 nm en un fluorómetro de microplaca (Spectra Max GeminiXS, Molecular Devices, California, EE. UU.). Se consideraron las bacterias expuestas a radiación como actividad inicial y se restó a las intensidades de fluorescencia de películas bacterias. To assess ROS generation, GBM films were incubated alone or with bacteria for 2 h at 37 °C, followed by the addition of 2',7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFH-DA, ThermoFisher) at 10 µM. Samples were kept in the dark (NIR off) or NIR irradiated (NIR on) for 45 min (812 nm, 0.150 W/cm2). Fluorescence intensities were measured at 527 nm with excitation at 495 nm in a microplate fluorometer (Spectra Max GeminiXS, Molecular Devices, California, USA). Bacteria exposed to radiation were considered as initial activity and subtracted from the fluorescence intensities of bacterial films.

Resultados Results

Se evaluó el rendimiento antibacteriano de películas de FLG y FLGO hacia S.aureusy S.epidermidisresistentes a meticilina planctónicas y adherentes después de la irradiación con un diodo de infrarrojo cercano (NIR) (812 nm) de baja potencia (0,150 W/cm2) seguro (ejemplos 1 y 2). En comparación con las muestras no irradiadas (NIR apagado) (ejemplos comparativos 1 y 2), se redujo drásticamente la viabilidad de las bacterias planctónicas después de 45 min de irradiación (NIR encendido). Se eliminaron casi el 90 % de las bacterias en presencia de películas de FLG y casi el 99% con películas de FLGO (alcanzando una reducción 2log) (figura 1), independientemente de la cepa bacteriana. Los resultados fueron sistemáticos en ambas técnicas usadas para evaluar la viabilidad bacteriana, concretamente recuento de UFC y actividad metabólica. Además, en silicona (ejemplo comparativo 3), usada como material irradiado de control, no se observó muerte bacteriana, demostrando que la acción antibacteriana se induce por la película de GBM irradiada con LED-NIR. Además, el cultivo bacteriano de control no mostró reducción de la viabilidad tras la irradiación, indicando que la irradiación con LED-NIR sola era inocua para ambas cepas bacterianas. The antibacterial performance of FLG and FLGO films against adherent planktonic methicillin-resistant S. aureus and S. epidermidis was evaluated after irradiation with a safe, low-power (0.150 W/cm2) near-infrared (NIR) (812 nm) diode (Examples 1 and 2). Compared to non-irradiated samples (NIR off) (Comparative Examples 1 and 2), the viability of planktonic bacteria was drastically reduced after 45 min of irradiation (NIR on). Nearly 90% of bacteria were eliminated in the presence of FLG films and almost 99% with FLGO films (achieving a 2-log reduction) (Figure 1), regardless of the bacterial strain. The results were consistent across both techniques used to assess bacterial viability, namely CFU counting and metabolic activity. Furthermore, no bacterial death was observed on silicone (comparative example 3), used as the irradiated control material, demonstrating that the antibacterial action was induced by the LED-NIR irradiated GBM film. Furthermore, the control bacterial culture showed no reduction in viability after irradiation, indicating that LED-NIR irradiation alone was safe for both bacterial strains.

La figura 1 muestra el efecto antibacteriano de los sistemas de esterilización de los ejemplos 1 y 2 (películas de FLG y FLGO) sobre bacterias planctónicas. Después de 2 h de incubación con S.aureusy S.epidermidis,se mantuvieron las películas de FLG y FLGO en la oscuridad (NIR apagado) (ejemplos comparativos 1 y 2) o se irradiaron (NIR encendido) durante 45 min (812 nm, 0,150 W/cm2) (ejemplos 1 y 2), se preparó la muestra tal como se describió en los ejemplos anteriores. Se evaluaron las bacterias del sobrenadante mediante recuento de UFC y medición de la actividad metabólica bacteriana. Se usaron películas de silicona (ejemplo comparativo 3) como material de control. Se usaron bacterias cultivadas en ausencia de cualquier material (Bact) como control del efecto de irradiación sobre la viabilidad bacteriana. * Significación estadística, p < 0,05: prueba de ANOVA unifactorial para comparar películas dentro de las mismas condiciones (NIR apagado o NIR encendido), y prueba de la t para datos independientes con corrección de Welch para comparar la misma película entre condiciones de NIR apagado o NIR encendido; * solo indica diferencias significativas con respecto a su homólogo en NIR. Figure 1 shows the antibacterial effect of the sterilization systems of Examples 1 and 2 (FLG and FLGO films) on planktonic bacteria. After 2 h of incubation with S. aureus and S. epidermidis, the FLG and FLGO films were kept in the dark (NIR off) (Comparative Examples 1 and 2) or irradiated (NIR on) for 45 min (812 nm, 0.150 W/cm2) (Examples 1 and 2), the sample was prepared as described in the previous examples. Bacteria in the supernatant were evaluated by CFU counting and measurement of bacterial metabolic activity. Silicone films (Comparative Example 3) were used as control material. Bacteria grown in the absence of any material (Bact) were used as a control for the effect of irradiation on bacterial viability. * Statistical significance, p < 0.05: one-way ANOVA comparing films within the same conditions (NIR off or NIR on), and unpaired t test with Welch's correction comparing the same film between NIR off or NIR on conditions; * indicates significant differences relative to the NIR counterpart only.

Como resultado de la irradiación con NIR (NIR encendido), las bacterias adherentes en los ejemplos 1 y 2 también mostraron un aumento de hasta el 80 % en el porcentaje de muerte, y una reducción significativa en la adhesión, particularmente en presencia de películas de FLGO (ejemplo 2) y hacia S.aureusresistente a meticilina (figura 2, y figuras 7 y 8 para imágenes de microscopía de fluorescencia). En ausencia de irradiación (NIR apagado) (ejemplos comparativos 1-2), S.aureusresistente a meticilina ya era más susceptible a la acción de las películas de FLG y FLGO, mostrando S.epidermidisun aumento de muerte más pronunciado tras la irradiación (NIR encendido). Esto se indica mediante la absorción aumentada de tinte de yoduro de propidio (PI) que sólo entra en las bacterias con membrana comprometida. No se observaron diferencias en las superficies de silicona antes y después de la irradiación (ejemplo comparativo 3), lo que valida el efecto bactericida observado de los sistemas de esterilización según la invención. As a result of NIR irradiation (NIR on), adherent bacteria in Examples 1 and 2 also showed an increase of up to 80% in percentage killing, and a significant reduction in adhesion, particularly in the presence of FLGO films (Example 2) and towards methicillin-resistant S. aureus (Figure 2, and Figures 7 and 8 for fluorescence microscopy images). In the absence of irradiation (NIR off) (Comparative Examples 1-2), methicillin-resistant S. aureus was already more susceptible to the action of FLG and FLGO films, with S. epidermidis showing a more pronounced increase in killing upon irradiation (NIR on). This is indicated by the enhanced uptake of propidium iodide (PI) dye which only enters membrane-compromised bacteria. No differences were observed on the silicone surfaces before and after irradiation (comparative example 3), validating the observed bactericidal effect of the sterilization systems according to the invention.

La figura 2 muestra el efecto antibacteriano de los sistemas de esterilización de los ejemplos 1 y 2 (películas de FLG y FLGO) frente a bacterias adherentes. Después de 2 h de incubación con S.aureusy S.epidermidis,se mantuvieron las películas de FLG y FLGO en la oscuridad (NIR apagado) (ejemplos comparativos 1 y 2) o se irradiaron (NIR encendido) durante 45 min (812 nm, 0,150 W/cm2) (ejemplos 1 y 2). Se tiñeron las bacterias adherentes con SYTO9 (vivas) o PI (muertas), se visualizaron mediante microscopía de fluorescencia (figura 7 y figura 8), y se contaron. Figure 2 shows the antibacterial effect of the sterilization systems of Examples 1 and 2 (FLG and FLGO films) against adherent bacteria. After 2 h of incubation with S. aureus and S. epidermidis, the FLG and FLGO films were kept in the dark (NIR off) (Comparative Examples 1 and 2) or irradiated (NIR on) for 45 min (812 nm, 0.150 W/cm2) (Examples 1 and 2). Adherent bacteria were stained with SYTO9 (live) or PI (dead), visualized by fluorescence microscopy (Figure 7 and Figure 8), and counted.

Mecanismo de acción Mechanism of action

Características fisicoquímicas de la superficie Physicochemical characteristics of the surface

La figura 3 muestra las características fisicoquímicas de películas de FLG y FLGO. (A) es la morfología de la superficie y (B) es la química de las películas cuando se mantienen en la oscuridad (NIR apagado) y cuando se irradian (NIR encendido) durante 45 min (812 nm, 0,150 W/cm2). La exposición a la irradiación con NIR durante 45 min no provocó alteraciones ni en la morfología (figura 3.A) ni en la química (figura 3.B) de la superficie de las películas de FLG y FLGO. Las características de la superficie fueron similares en ambas condiciones (NIR apagado y NIR encendido), con bordes afilados que sobresalían en las películas de FLG y arrugas con morfología y tamaño similares a los observados en las películas de FLGO. Los materiales oxidados presentaban altas cantidades de oxígeno (~30 %) y el mantenimiento de la composición elemental general tras la irradiación, con una razón carbono/oxígeno (C/O) de 28,4 (NIR apagado) frente a 26,75 (NIR encendido) para películas de FLG, y de 2,17 (NIR apagado) frente a 2,23 (NIR encendido) para películas de FLGO. Los porcentajes de grupos químicos, y en particular de grupos que contienen oxígeno (grupos hidroxilo (C-OH), grupos epoxi (C-O-C), grupos carbonilo (C=O), grupos carboxilo (O-C=O)), también fueron similares (figura 9), lo que confirma que ni la oxidación ni la reducción se indujeron por la radiación de LED-NIR. En ausencia de irradiación, la química y morfología de la superficie parecen contribuir a la actividad bactericida o antiadhesiva inherente de las películas de FLG y FLGO. Sin embargo, tras la exposición a la radiación de NIR, algo más que estas característicasper seestá impulsando el mecanismo de acción general. Figure 3 shows the physicochemical characteristics of FLG and FLGO films. (A) is the surface morphology and (B) is the chemistry of the films when kept in the dark (NIR off) and when irradiated (NIR on) for 45 min (812 nm, 0.150 W/cm2). Exposure to NIR irradiation for 45 min did not cause alterations in either the morphology (Figure 3.A) or the chemistry (Figure 3.B) of the surface of the FLG and FLGO films. The surface characteristics were similar under both conditions (NIR off and NIR on), with sharp edges protruding from the FLG films and wrinkles with similar morphology and size as those observed in the FLGO films. The oxidized materials exhibited high amounts of oxygen (~30%) and maintained the overall elemental composition after irradiation, with a carbon-to-oxygen (C/O) ratio of 28.4 (NIR-off) versus 26.75 (NIR-on) for FLG films, and 2.17 (NIR-off) versus 2.23 (NIR-on) for FLGO films. The percentages of chemical groups, and in particular oxygen-containing groups (hydroxyl groups (C-OH), epoxy groups (C-O-C), carbonyl groups (C=O), carboxyl groups (O-C=O)), were also similar (Figure 9), confirming that neither oxidation nor reduction was induced by the NIR-LED irradiation. In the absence of irradiation, the surface chemistry and morphology appear to contribute to the inherent bactericidal or anti-adhesive activity of the FLG and FLGO films. However, upon exposure to NIR radiation, something more than these characteristics per se is driving the overall mechanism of action.

Efecto fototérmico Photothermal effect

El efecto fototérmico depende de un aumento local de la temperatura para destruir bacterias. Se evaluaron las propiedades fototérmicas de las películas de FLG y FLGO en condiciones similares a los ensayos antibacterianos (después de 2 h de incubación en medios de cultivo a 37 °C) a través de evaluación de la temperatura del sobrenadante y la superficie de las muestras a lo largo de 60 min de irradiación (figura 4). En presencia de ambas películas de FLG y FLGO, la temperatura del sobrenadante aumentó durante los primeros 30 min, permaneciendo similar después de eso y dentro del intervalo adecuado para el crecimiento y la viabilidad bacterianos (entre 33 °C y 41 °C). Sin embargo, la temperatura de la superficie mostró un aumento abrupto durante los primeros 15 min, alcanzando 50 °C en las películas de FLG y 55 °C en las películas de FLGO. Después de 45 min de irradiación, las temperaturas alcanzaron 51,3 °C y 56 °C en las películas de FLG y FLGO, respectivamente, permitiendo que las bacterias adherentes se sometieran a altas temperaturas durante al menos 30 min, potenciando así el efecto bactericida inducido fototérmicamente. En ausencia de las películas de GBM, la temperatura de los medios de cultivo (TSB) permaneció por debajo de 37 °C, de manera similar a cuando se irradiaron las películas de silicona. Esto muestra que LED-NIR solo no tiene capacidad para inducir un aumento de la temperatura, demostrando la excelente eficiencia fototérmica derivada de las películas de GBM, incluso con radiación de baja intensidad. The photothermal effect relies on a local temperature increase to kill bacteria. The photothermal properties of FLG and FLGO films were evaluated under conditions similar to the antibacterial assays (after 2 h of incubation in culture media at 37 °C) by assessing the supernatant and surface temperatures of the samples over 60 min of irradiation (Figure 4). In the presence of both FLG and FLGO films, the supernatant temperature increased during the first 30 min, remaining similar thereafter and within the range suitable for bacterial growth and viability (between 33 °C and 41 °C). However, the surface temperature showed an abrupt increase during the first 15 min, reaching 50 °C for FLG films and 55 °C for FLGO films. After 45 min of irradiation, temperatures reached 51.3 °C and 56 °C on the FLG and FLGO films, respectively, allowing adherent bacteria to be subjected to high temperatures for at least 30 min, thus enhancing the photothermally induced bactericidal effect. In the absence of the GBM films, the temperature of the growth media (TSB) remained below 37 °C, similar to when the silicone films were irradiated. This shows that LED-NIR alone is unable to induce a temperature increase, demonstrating the excellent photothermal efficiency derived from the GBM films, even at low irradiation intensities.

Efecto fotodinámico Photodynamic effect

El efecto fotodinámico depende de la producción de ROS para destruir bacterias. Este aumento de la producción de ROS altera el equilibrio entre la generación y la eliminación de ROS, conduciendo a estrés oxidativo. GSH, un antioxidante endógeno, es crucial para mantener este equilibrio; su eliminación potencia el efecto fotodinámico al no eliminar las ROS. El potencial oxidativo intrínseco de las películas de FLG y<f>L<g>O provocó una oxidación de GSH de alrededor del 75 % (NIR apagado). La exposición a la irradiación con NIR (NIR encendido) provocó un aumento significativo de la oxidación de GSH hasta el 95 % (figura 5.A), tal como indica un palidecimiento gradual de su color amarillo típico, debido a la reacción entre el GSH y el reactivo de Ellman, traducido de manera cuantitativa en una disminución de la absorbancia a 412 nm. Las superficies de silicona mostraron un potencial oxidativo insignificante, independientemente de la irradiación con luz de NIR. The photodynamic effect relies on ROS production to kill bacteria. This increased ROS production disrupts the balance between ROS generation and scavenging, leading to oxidative stress. GSH, an endogenous antioxidant, is crucial for maintaining this balance; its depletion enhances the photodynamic effect by not scavenging ROS. The intrinsic oxidative potential of the FLG and<f>L<g>O films resulted in approximately 75% GSH oxidation (NIR off). Exposure to NIR irradiation (NIR on) resulted in a significant increase in GSH oxidation up to 95% (Figure 5.A), as indicated by a gradual fading from its typical yellow color due to the reaction between GSH and Ellman's reagent, which quantitatively translated into a decrease in absorbance at 412 nm. The silicone surfaces displayed negligible oxidative potential, regardless of NIR light irradiation.

Los grupos que contienen oxígeno en las películas de FLGO pueden potenciar la oxidación de GSH, considerando que están disponibles más sitios de defectos reactivos para adsorber moléculas de agua y O<2>, lo que aumenta la formación de óxidos y radicales hidroxilo en la superficie. Además de tener puntos reactivos, la naturaleza conductora de las películas de FLG también puede estimular la oxidación de GSH, actuando FLG como aceptor de electrones. Oxygen-containing groups on FLGO films can enhance GSH oxidation, as more reactive defect sites are available to adsorb water and O<2> molecules, increasing the formation of oxides and hydroxyl radicals on the surface. In addition to having reactive sites, the conductive nature of FLG films can also stimulate GSH oxidation, with FLG acting as an electron acceptor.

Los agentes con acción fotodinámica potencian la producción de ROS. En ausencia de estimulación con NIR (NIR apagado), la totalidad de las películas a base de grafeno provocó cantidades insignificantes de fluorescencia de DCF, lo que sugiere la falta de ROS en presencia tanto de películas de GBM como de películas de GBM con bacterias (figura 5.B). La exposición de las películas a irradiación con NIR (NIR encendido) provocó un aumento significativo de la fluorescencia de DCF, lo que indica una generación de ROS desencadenada por NIR como consecuencia de la asociación entre las películas de GBM y la radiación de NIR. Las películas de silicona mostraron niveles residuales de producción de ROS, independientemente de las condiciones. Cuando las películas de GBM están en presencia de bacterias, los niveles de ROS se mantienen independientemente de la cepa usada. Esto sugiere que o bien las bacterias están gestionando/equilibrando la sobreproducción de ROS, lo que es poco probable teniendo en cuenta su alto porcentaje de muerte, o bien las moléculas de ROS están interactuando con la membrana bacteriana, lo que conduce a la eliminación de ROS y al daño o la muerte bacterianos. Basándose en ambos ensayos, puede suponerse una explicación de lo que está ocurriendo (figura 5.C). En ausencia de NIR (NIR apagado), las películas de FLG y FLGO contribuyen de manera activa a la oxidación de GSH, sin embargo no mediaron en la generación de ROS. Por otro lado, la exposición a radiación (NIR encendido) aumentó la capacidad de FLG y FLGO para oxidar el GSH (representado como flechas más gruesas), mientras que también indujo la producción de ROS. A pesar de una oxidación de GSH similar, FLG mostró una capacidad significativamente mayor para inducir la producción de ROS que FLGO, sugiriendo así una destrucción mediada por ROS como factor dominante en la actividad antibacteriana de las películas de FLG. La menor capacidad para inducir la producción de ROS indica que las películas de FLGO pueden actuar principalmente a través de una ruta independiente de ROS. La combinación tanto de la oxidación de GSH como de la producción de ROS potencia el estrés oxidativo, debido a la incapacidad de neutralización y la consiguiente acumulación de las ROS. Esto aumenta la eficacia del efecto fotodinámico, conduciendo a un colapso de las funciones celulares a través del daño del ADN y las enzimas vitales y la muerte bacteriana. Photodynamic agents enhance ROS production. In the absence of NIR stimulation (NIR off), all graphene-based films elicited negligible amounts of DCF fluorescence, suggesting a lack of ROS in the presence of both GBM films and GBM films with bacteria (Figure 5B). Exposure of the films to NIR irradiation (NIR on) resulted in a significant increase in DCF fluorescence, indicating NIR-triggered ROS generation as a result of the association between the GBM films and NIR radiation. The silicone films showed residual levels of ROS production, regardless of the conditions. When GBM films are in the presence of bacteria, ROS levels are maintained regardless of the strain used. This suggests that either the bacteria are managing/balancing the overproduction of ROS, which is unlikely considering their high death rate, or the ROS molecules are interacting with the bacterial membrane, leading to ROS scavenging and bacterial damage or death. Based on both assays, an explanation for what is occurring can be hypothesized (Figure 5C). In the absence of NIR (NIR off), FLG and FLGO films actively contributed to GSH oxidation, however, they did not mediate ROS generation. On the other hand, radiation exposure (NIR on) increased the ability of FLG and FLGO to oxidize GSH (represented as thicker arrows), while also inducing ROS production. Despite similar GSH oxidation, FLG showed a significantly higher ability to induce ROS production than FLGO, thus suggesting ROS-mediated killing as the dominant factor in the antibacterial activity of FLG films. The reduced ability to induce ROS production indicates that FLGO films may act primarily through a ROS-independent pathway. The combination of both GSH oxidation and ROS production potentiates oxidative stress, due to the inability to neutralize and the resulting accumulation of ROS. This increases the effectiveness of the photodynamic effect, leading to a breakdown of cellular functions through DNA and vital enzyme damage and bacterial death.

Claims (15)

REIVINDICACIONES i. Sistema reutilizable de esterilización activada por luz que comprende:i. Reusable light-activated sterilization system comprising: - un material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno,- a material that has layers of graphene and/or graphene oxide, - una fuente de emisión de luz de radiación de infrarrojo cercano (NIR), y- a near-infrared (NIR) radiation light emission source, and - una guía de ondas,- a waveguide, en el que la fuente de emisión de luz emite radiación en el intervalo de 650-950 nm con una intensidad de 1-330 mW/cm2, y en el que dicha guía de ondas está recubierta con el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno.wherein the light emission source emits radiation in the range of 650-950 nm with an intensity of 1-330 mW/cm2, and wherein said waveguide is coated with the material having layers of graphene and/or graphene oxide. 2. Sistema reutilizable de esterilización activada por luz según la reivindicación 1, en el que la fuente de emisión de luz de radiación de infrarrojo cercano (NIR) es un diodo de emisión de luz (LED).2. The reusable light-activated sterilization system of claim 1, wherein the near-infrared (NIR) radiation light-emitting source is a light-emitting diode (LED). 3. Sistema reutilizable de esterilización activada por luz según la reivindicación 1 ó 2, en el que la esterilización activada por luz es debida a la presencia de las capas de grafeno y/u óxido de grafeno.3. Reusable light-activated sterilization system according to claim 1 or 2, wherein the light-activated sterilization is due to the presence of the graphene and/or graphene oxide layers. 4. Sistema reutilizable de esterilización activada por luz según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno tiene hasta 800 capas de grafeno y/u óxido de grafeno.4. Reusable light-activated sterilization system according to any of claims 1-3, wherein the material having layers of graphene and/or graphene oxide has up to 800 layers of graphene and/or graphene oxide. 5. Sistema reutilizable de esterilización activada por luz según la reivindicación 1, en el que dicha guía de ondas está conectada a la fuente de emisión de luz.5. Reusable light-activated sterilization system according to claim 1, wherein said waveguide is connected to the light emitting source. 6. Sistema reutilizable de esterilización activada por luz según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que:6. Reusable light-activated sterilization system according to any of claims 1-4, wherein: la fuente de emisión de luz emite radiación en el intervalo de 750-850 nm; y/othe light emission source emits radiation in the range of 750-850 nm; and/or la radiación se emite de manera continua durante 1-60 minutos.Radiation is emitted continuously for 1-60 minutes. 7. Sistema reutilizable de esterilización activada por luz según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la fuente de emisión de luz emite radiación con una intensidad de 10-250 mW/cm2.7. Reusable light-activated sterilization system according to any of claims 1-6, wherein the light emitting source emits radiation with an intensity of 10-250 mW/cm2. 8. Sistema reutilizable de esterilización activada por luz según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno es:8. Reusable light-activated sterilization system according to any of claims 1-7, wherein the material having layers of graphene and/or graphene oxide is: una película de grafeno de pocas capas; oa few-layer graphene film; or una película de óxido de grafeno de pocas capas.a few-layer graphene oxide film. 9. Sistema reutilizable de esterilización activada por luz según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno es una película de grafeno de múltiples capas y/o una película de óxido de capas de múltiples capas.9. A reusable light-activated sterilization system according to any of claims 1-7, wherein the material having layers of graphene and/or graphene oxide is a multi-layer graphene film and/or a multi-layer oxide film. 10. Sistema reutilizable de esterilización activada por luz según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno tiene un grosor de 0,3 nm a 100 |im.10. Reusable light-activated sterilization system according to any of claims 1-9, wherein the material having layers of graphene and/or graphene oxide has a thickness of 0.3 nm to 100 |im. 11. Dispositivo médico que comprende el sistema reutilizable de esterilización activada por luz según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, opcionalmente, en el que el dispositivo médico es:11. Medical device comprising the reusable light-activated sterilization system according to any of claims 1-10, optionally, wherein the medical device is: una tapa de catéter; oa catheter cap; or un catéter, preferiblemente un catéter para hemodiálisis o un catéter para quimioterapia.a catheter, preferably a hemodialysis catheter or a chemotherapy catheter. 12. Tapa de esterilización para un catéter que comprende:12. Sterilization cap for a catheter comprising: - un cuerpo de tapa que delimita un compartimento;- a lid body that delimits a compartment; - una fuente de alimentación alojada en dicho compartimento;- a power supply housed in said compartment; - una fuente de luz conectada a dicha fuente de alimentación para emitir radiación de infrarrojo cercano (NIR) en un intervalo de 650 nm-950 nm con una intensidad de 1-330 mW/cm2;- a light source connected to said power supply to emit near infrared (NIR) radiation in a range of 650 nm-950 nm with an intensity of 1-330 mW/cm2; - una guía de ondas de dicha radiación de NIR que se extiende desde el cuerpo de tapa y que delimita una superficie exterior;- a waveguide for said NIR radiation extending from the cover body and delimiting an outer surface; caracterizada porque la superficie exterior de dicha guía de ondas comprende un material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno.characterized in that the outer surface of said waveguide comprises a material having layers of graphene and/or graphene oxide. 13. Tapa de catéter según la reivindicación 12, en la que dicha guía de ondas está al menos parcialmente recubierta con el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno.13. Catheter cap according to claim 12, wherein said waveguide is at least partially coated with the material having layers of graphene and/or graphene oxide. 14. Tapa de catéter según cualquiera de las reivindicaciones 12-13, en la que el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno tiene hasta 800 capas de grafeno y/u óxido de grafeno.14. Catheter cap according to any of claims 12-13, wherein the material having layers of graphene and/or graphene oxide has up to 800 layers of graphene and/or graphene oxide. 15. Tapa de catéter según cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en la que el material que tiene capas de grafeno y/u óxido de grafeno es una película de grafeno de pocas capas o una película de óxido de grafeno de pocas capas.15. Catheter cap according to any of claims 12-14, wherein the material having layers of graphene and/or graphene oxide is a few-layer graphene film or a few-layer graphene oxide film.
ES22714773T 2021-03-01 2022-03-01 Reusable light-activated sterilization system for medical devices Active ES3033109T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PT0796421 2021-03-01
PCT/EP2022/055057 WO2022184670A2 (en) 2021-03-01 2022-03-01 Reusable light-activated sterilization system for medical devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES3033109T3 true ES3033109T3 (en) 2025-07-30

Family

ID=96543130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES22714773T Active ES3033109T3 (en) 2021-03-01 2022-03-01 Reusable light-activated sterilization system for medical devices

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES3033109T3 (en)
PL (1) PL4301420T3 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL4301420T3 (en) 2025-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tsuang et al. Studies of photokilling of bacteria using titanium dioxide nanoparticles
Sattarahmady et al. Bactericidal laser ablation of carbon dots: An in vitro study on wild-type and antibiotic-resistant Staphylococcus aureus
Stojicic et al. Ex vivo killing of E nterococcus faecalis and mixed plaque bacteria in planktonic and biofilm culture by modified photoactivated disinfection
Sehmi et al. Enhancing the antibacterial activity of light-activated surfaces containing crystal violet and ZnO nanoparticles: investigation of nanoparticle size, capping ligand, and dopants
Winter et al. Back to the roots: photodynamic inactivation of bacteria based on water-soluble curcumin bound to polyvinylpyrrolidone as a photosensitizer
Kord Forooshani et al. Hydroxyl radical generation through the Fenton-like reaction of hematin-and catechol-functionalized microgels
Yan et al. AH 2 O 2-free depot for treating bacterial infection: localized cascade reactions to eradicate biofilms in vivo
Ozkan et al. White-light-activated antibacterial surfaces generated by synergy between zinc oxide nanoparticles and crystal violet
NZ590025A (en) Silver/Water, Silver Gels and Silver-Based Compositions; and Methods for Making and Using the Same
Henriques et al. Graphene films irradiated with safe low-power NIR-emitting diodes kill multidrug resistant bacteria
US20130064712A1 (en) Composite comprising at least one type of perfluoroalkyl-perfluoro-phthalocyanine
Praharaj et al. Bioceramics for antibacterial and antiviral applications
Alexpandi et al. Sunlight-active phytol-ZnO@ TiO2 nanocomposite for photocatalytic water remediation and bacterial-fouling control in aquaculture: A comprehensive study on safety-level assessment
Koul et al. Quantum dots: a next generation approach for pathogenic microbial biofilm inhibition; mechanistic insights, existing challenges, and future potential
Brovko Photodynamic treatment: a new efficient alternative for surface sanitation
ES3033109T3 (en) Reusable light-activated sterilization system for medical devices
Brovko et al. Antimicrobial light‐activated materials: towards application for food and environmental safety
KR101339533B1 (en) Silver/water, silver gels and silver-based compositions and methods for making and using the same
US20240157002A1 (en) Reusable light-activated sterilization system for medical devices
WO2023210298A1 (en) Uv irradiation device and uv irradiation method
Gonik et al. Staphylococcus aureus biofilm eradication by the synergistic effect exerted by PEG-coated silicon dots immobilized in silica films and light irradiation
Marković et al. Novel Antimicrobial Strategies to Combat Biomaterial Infections
An et al. Plasmonic photoreactors-coated plastic tubing as combined-active-and-passive antimicrobial flow sterilizer
Kirla et al. Dual-action antimicrobial surface coatings: methylene blue and quaternary ammonium cation conjugated silica nanoparticles
Shatila et al. Antimicrobial photodynamic inactivation of planktonic and biofilm cells by covalently immobilized porphyrin on polyethylene terephthalate surface