Сегодня востребованы материалы с наноповерхностями, которые способны препятствовать росту бактерий, что особенно важно для таких пациентов, которым требуются катетеры и имплантаты. В прошлом месяце сообщалось о новой антибактериальной поверхности, содержащей молекулярные соединения, которые блокируют взаимодействие бактерий и образуют биоплёнку,  снижающую способности бактерий противостоять антибиотикам и координировать нападение на организм хозяина. В имплантатах человеческие клетки и бактериальные клетки конкурируют друг с другом в попытке колонизировать поверхность.

Очевидно, что любая поверхность, которая помогает клеткам человека одержать верх, является предпочтительной. Международная команда исследователей использовала «нанотопологию», чтобы создать поверхность, способную физически уничтожать бактерии, не принося вреда клеткам человека.

Учёные были в курсе выводов предыдущего исследования крыльев стрекоз, которые состоят из бактерицидных наноструктур. Синтетическим материалом с аналогичными бактерицидными свойствами является чёрный кремний. Чёрный кремний состоит из крошечных шипов, напоминающих вбитые в доску гвозди. Поскольку бактерии очень малы по размеру, эти шипы оказывают на них огромные механические нагрузки, разрывая их на части. В сравнении с ними человеческие клетки просто гиганты. Подобно человеку, способному лежать на гвоздях, эти клетки должны теоретически выдерживать такие нагрузки.

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи покрывали поверхности либо чёрным кремнием, либо обычным кремнием, предварительно заразив их болезнетворными микроорганизмами —  синегнойной палочкой или золотистым стафилококком. Затем они добавили клетки почек обезьян (так называемые клетки COS-7), чтобы определить, как они выживают в присутствии патогенов при наличии или без чёрного кремния.

Обезьяньи клетки с трудом развивались в присутствии бактерий на поверхностях без чёрного кремния. Синегнойная палочка полностью исключала возможность роста этих клеток на поверхности с обычным кремнием, в то время как золотистый стафилококк значительно ослаблял клетки обезьян. С другой стороны, при развитии клеток на поверхности из чёрного кремния бактерии погибали, и клетки развивались довольно успешно. Кроме того, чёрный кремний способен убивать грамположительные (толстая клеточная стенка, представленная золотистым стафилококком) и грамотрицательные (две внешние мембраны, представленные синегнойной палочкой) бактерии.

Важно отметить, что авторы установили, что чёрный кремний, по-видимому, не вызывает проблем для эукариотических клеток. Микроскопические исследования показали, что мембраны клеток обезьян меняют свою форму, поглощая крошечные шипы. Кроме того, чёрный кремний, имплантированный в мышей, не вызывает никаких воспалительных реакций.

Учёные заключают, что впервые было показано, что эукариотические клетки способны развиваться на поверхностях, ранее заражённых опасными бактериями. Можно надеяться, что авторы постараются коммерциализировать эту технологию, и это может быть довольно многообещающим.

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!