Лазер придал кремнию антибактериальные свойства

Сотрудники ФИАН им. П. Н. Лебедева, ГУ НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи и ряда других исследовательских учреждений выяснили, что кремниевые пластины, на которые подействовали наносекундным лазером, способны подавлять жизнедеятельность грамположительных и грамотрицательных бактерий, и описали механизм подобного противомикробного действия. Научная статья опубликована в журнале Laser Physics Letters.Со времени открытия антибиотиков огромное количество бактерий стали к ним устойчивы, а разработка новых противомикробных соединений приводит к появлению у этих организмов новых средств защиты от них. Кроме того, бактерии способны к образованию на различных поверхностях биопленок. Поэтому хорошим средством против бактерий стало бы такое, к которому невозможно развить устойчивость и способное нарушать целостность биопленок.Один из путей создания антимикробных поверхностей — создание поверхностей с покрытием из наночастиц. Авторы обсуждаемой статьи выбрали в качестве такого потенциального антибактериального покрытия кремниевые наночастицы. Кремниевые пластины погружали в дистиллированную воду либо изопропиловый спирт, и воздействовали на них волоконным лазером, генерирующим импульсы с длиной волны 1064 нм и длительностью 120 наносекунд. В результате этого поверхность пластины покрывалась наночастицами.Размер и форму получившихся в результате лазерной абляции наночастиц на кремниевой пластине оценивали с помощью сканирующего электронного микроскопа, а их химический состав — методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Затем кремний прикладывали биопленки грамположительных (золотистый стафилококк) и грамотрицательных (синегнойная палочка) бактерий: их клетки находились в прямом контакте с кремнием в течение 4 часов. В качестве контроля выступала кремниевая подложка, на которой не было наночастиц. Также в среду к бактериям добавили два флуоресцентных красителя: красный проявлял себя только в мертвых клетках, а зеленый — в живых.Получившиеся наночастицы имели сферическую форму и диаметр от 100 нанометров до 1 микрометра. При действии лазера на поверхности частиц, образовавшихся как в воде, так и в изопропиле, образовывались активные формы кислорода — такие, у которых есть свободный электрон, легко присоединяющийся к другим молекулам. После действия кремниевых наночастиц на биопленки синегнойной палочки и золотистого стафилококка большинство бактерий погибало: пленки при освещении ультрафиолетом выглядели красными, а зеленый краситель для живых клеток при этом почти не проявлялся.В предыдущих работах было показано, что кремниевые наночастицы повреждают бактериальные биопленки за счет механического воздействия на них. А результаты новой работы говорят о том, что, помимо физического повреждения, микроорганизмы при контакте с такими наночастицами получают и химические «ранения».Исследователи сделали вывод, что, поскольку сферические наночастицы не могли вскрыть мембрану клеток бактерий, то главным «убийцей» бактерий следует считать активные формы кислорода. Известно, что они повреждают биологические мембраны: к примеру, из-за накопления АФК страдают стареющие митохондрии, которые их же и производят (молодые успевают «погасить» свободные электроны).Важно, что полученные наночастицы успешно вредили равно как грамположительным, так и на грамотрицательным бактериям. Обычно последние сложнее уничтожить, так как у них больше слоев клеточной оболочки.Еще одна положительная характеристика кремниевых наночастиц — их химическая инертность. АФК на их поверхности нейтрализуются, столкнувшись с подходящими молекулами, в данном случае с молекулами на поверхности бактериальных биопленок, и после этого не представляют опасности.

Источник

Разделы сайта


Полезные статьи

Основную версию аварии «Союза» опровергли

Эксперименты не подтвердили основную версию аварии «Союза», заявил источник

В Астане рассказали о результатах экологических проб после аварии «Союза»

The Economist (Великобритания): В космической гонке одерживают верх новые участники

Инженеры НАСА ликвидировали все проблемы на «Хаббле», заявил ученый

Деформация нанотрубок меняет их электроводимость