Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
07.04.2020
София Жаботинская
7 927

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 13:13
Алиса Гаджиева

Палеонтологи обнаружили останки никогда ранее не встречавшегося дасплетозавра, который, возможно, был прямым предком Tyrannosaurus rex. Эта находка может разрешить серьезные споры об эволюционной родословной самого знаменитого динозавра.

Позавчера, 10:10
Сергей Васильев

Биологи внесли в ДНК червей гены, кодирующие светочувствительные белки. Это позволило управлять ими при помощи света, заставляя двигаться на зеленый сигнал и останавливаться на красный.

Вчера, 11:18
Анна Новиковская

Около пятой части атмосферы нашей планеты составляет кислород — важный газ, необходимый для существования сложных форм жизни. Ученые полагали, что основным и практически единственным его источником были живые организмы — фотосинтезирующие растения и бактерии. Но теперь, возможно, им придется пересмотреть свои взгляды.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

25 ноября
Александр Березин

Также это повышает шансы на вовлечение волка в другие виды рискованной деятельности. Работа может иметь прикладное значение и для человеческих обществ, поскольку сходное влияние известно и для людей.

1 ноября
Анна Новиковская

Когда мы представляем взаимодействие неандертальцев с нашими предками, первобытными людьми, то обычно думаем об агрессивных стычках и конкуренции на охоте. Однако теперь ученые выяснили, что два вида людей взаимодействовали на протяжении как минимум 200 тысяч лет — это слишком долгий срок для активных военных действий, но достаточный для постепенного «растворения» одного вида в другом.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

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
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: