По данным всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), антибиотикорезистентность — одна из самых больших угроз глобальному здоровью и продовольственной безопасности. Это естественный процесс, однако нерациональное использование антибиотиков у людей и животных ускоряет его. На этом фоне механо-бактерицидные материалы становятся многообещающей стратегией борьбы с резистентностью к антибиотикам у бактерий.
Механо-бактерицидные материалы представляют из себя структуру поверхности, враждебную по отношению к бактериями. Исследователи прилагают усилия для того, чтобы понять физическое взаимодействие между бактерией и этими антимикробными наноматериалами. При раскрытии всех деталей взаимодействия, таких как сила, необходимая для убийства бактерии, появляется возможность создать новое и более совершенное поколение механо-бактерицидных материалов.
Команда исследователей из частного некоммерческого фонда IMDEA Nanociencia, изучила количество силы, необходимое для нанесения критического урона единичной бактерии E. coli (кишечная палочка) в физиологических условиях. В своей работе, опубликованной в журнале ACS Applied Materials and Interfaces, возглавляемые доктором Флорс учёные использовали технологию AFM (atomic force microscopy) наноиндентирования для прокола клеточной стенки бактерии и затем наблюдали за смертью бактерии в реальном времени используя флуоресцентные маркеры жизнеспособности. Они выяснили, что приложение силы в количестве около 20 нН достаточно для разрушения клеточной стенки кишечной палочки.
Последовательное оставление вмятин с приложением малой силы, но без повреждения оболочки клетки, произвело эффект «усталости» на физиологию бактерии. «Усталость»определялась с помощью флуоресцентной микроскопии по периоду колебаний системы Min — комплекса белков MiNC, MIND и Mine, помогающего определить место деления клеток у бактерий. Наблюдаемый эффект «усталости» сочетается с антибактериальными свойствами коллоидных наноматериалов за счёт совместного воздействия множества ударов малой силы.
Полученные результаты дают подробную, не известную ранее картину взаимодействий между бактерией и механобактерицидными наноматериалами с высоким соотношением сторон, что вносит вклад в развивающуюся область механомикробиологии. «Наша работа показывает, как развитие передовых методов микроскопии может сыграть роль в количественном понимании взаимоотношений между бактерией и наноматериалами», — утверждает доктор Флорс.
Редакторы блога: Анна Теплова, Елена Королёва и Вера Круз.