07.04.2020
София Жаботинская
7 784

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.
Предстоящие мероприятия
Вчера, 19:27
Михаил Орлов

В последнее время Азовское море страдает от нашествий медуз-корнеротов. Местные исследователи из Азово-Черноморского филиала ВНИРО подошли к проблеме изобретательно и предложили использовать корнеротов как ценный продукт питания.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

Вчера, 19:39
Илья Ведмеденко

Летные испытания прототипа российской сверхлегкой ракеты могут начать в 2026-2027 годах. Помимо нее, в рамках конкурса «Аэронет-НТИ» создают межорбитальный малый разгонный блок.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[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
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: