Крылья насекомых подали ученым идею для борьбы с микробами и создания имплантов двойного действия — Naked Science
07.04.2020
София Жаботинская

Крылья насекомых подали ученым идею для борьбы с микробами и создания имплантов двойного действия

4.1

Воздействие наноструктур поверхностей крылышек на бактерии оказалось сложнее, чем ранее считали ученые, и может помочь изготовить биомедицинские изделия, одновременно работающие против инфекции и на приживаемость.

Нанопиллары на крыльях
Анализ поперечных срезов E.coli, закрепленной между двумя нанопилларами из оксида титана, проводился при помощи электронного микроскопа с фокусирующим ионным пучком. Были получены 120 срезов (30 нм каждый). Анализ показал, что нанопиллары вызвали деформацию бактерии, сжав ее на 189 нм. Несмотря на заметную деформацию клеточной стенки, ее целостность не была нарушена /© Professor Bo Su, University of Bristol

Команда из Университета Бристоля выяснила, как особые наноструктуры, покрывающие крылышки, например цикад или стрекоз, способны вредить попадающим на них бактериям — и как это можно использовать в специальных медицинских имплантах. Статью о своем открытии авторы опубликовали в издании Nature Communications.

Чтобы детально рассмотреть, как работают эти структуры, исследователи воспользовались рядом специальных средств визуализации, а также функциональным и протеомным анализами. Ученые надеются, что новые данные помогут разработать более эффективные антимикробные поверхности для потенциального биомедицинского применения в разных областях: например, для медицинских имплантов и устройств.

При детальном рассмотрении поверхность крылышка выглядит не плоской, а похожей на мегаполис, плотно застроенный высотными зданиями. Крошечные столбчатые структуры высотой около 200 нанометров (миллиардных частей метра) называются нанопилларами. Эти «небоскребы» микроскопического размера и есть те самые наноструктуры, которые помогают насекомым не допускать вольготной бактериальной жизни на своих крыльях.

Кишечная палочка (е. coli) попавшая на эти наноиглы /© Professor Bo Su, University of Bristol

Автор работы, профессор Бо Су, отмечает: ранее предполагалось, что антибактериальные свойства этих структур основаны исключительно на физическом прокалывании стенки бактериальных клеток, приводя к лизису. Однако данные, озвученные в статье, показывают, что на самом деле эти свойства многокомпонентны и зависят от различных факторов, таких как нанотопография, и вида микроорганизмов.

«В этой работе мы стремились лучше понять опосредованные наночастицами бактерицидные механизмы. <…> Наряду с деформацией и последующим прорывом бактериальных клеточных оболочек нанопилларами мы обнаружили, что ключом к антибактериальным свойствам этих нанопилларов также могут быть кумулятивные эффекты физического импеданса и индукции окислительного стресса, особенно для грамотрицательных бактерий», — поясняет профессор Су.

Новые данные и углубленное понимание помогут лучше приспособить механизмы, отлаженные насекомыми за миллионы лет эволюции, для использования в медицине. Расширенное понимание взаимодействий наночастиц с бактериями может лечь в основу разработки улучшенных биоматериалов и различных антибактериальных нанопокрытий.

В качестве дальнейшего шага по изучению в этом направлении авторы предполагают начать изучение реакции стволовых клеток человека на такие нанопиллары. Это послужит разработке клеточно-инструктивных имплантов. В перспективе такие технологичные изделия смогут одновременно предотвращать бактериальную инфекцию и способствовать интеграции тканей.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении все трое суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще куда более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

Позавчера, 12:59
Алиса Гаджиева

Несмотря на то, что в крестовых походах погибли тысячи людей, археологи невероятно редко обнаруживают их массовые захоронения. По одной из версий, убитых, найденных в этот раз, хоронил лично Людовик IX Святой, король Франции, предводитель двух крестовых походов.

Позавчера, 16:28
Илья Ведмеденко

Модернизированный стратегический бомбардировщик Ту-160 снова поднялся в небо. Самолет среди прочего получил обновленную силовую установку.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

Вчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении все трое суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще куда более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

9 сентября
Алиса Гаджиева

Необычный артефакт обнаружили в одном из пунктов сбора вторсырья в Красноярском крае.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: