Новый механизм повышает эффективность антибактериальных поверхностей

Исследователи обнаружили ключевую роль эластичности наностолбиков в механическом уничтожении бактерий, что открывает путь к созданию нового класса антибактериальных материалов.

Механизм действия, вдохновлённый природой

• Крылья насекомых, таких как стрекозы, имеют наноструктуры (нанопиллары), эффективно убивающие бактерии за счёт чисто механического воздействия (биоцидный эффект).
• Бактерии погибают почти мгновенно при контакте с поверхностью, без использования химических веществ.

Роль эластичности наностолбиков

• Исследование, опубликованное в PNAS, показало, что гибкость наностолбиков напрямую связана с их эффективностью.
• Даже твёрдые материалы становятся гибкими, если один из их размеров (например, высота) значительно превышает другие.
• Учёные разработали физическую модель, демонстрирующую, что при контакте с бактериями наностолбики накапливают упругую энергию.

Новый механизм уничтожения бактерий

• Силы деформации столбика, вызванные контактом с бактерией, настолько велики, что могут разрушить её клеточную стенку.
• Силы связаны с поверхностным натяжением, воздействующим на бактериальную клетку.
• Столбики под краями бактерии растягиваются сильнее, чем под её центром.
• Постепенное изменение высоты наностолбиков на поверхности определяет её бактерицидную эффективность.

Перспективы применения

Это открытие может привести к созданию принципиально новых антибактериальных материалов для:

• Упаковки пищевых продуктов
• Фильтров
• Масок

Ключевое преимущество: В отличие от традиционных фильтров, где бактерии задерживаются, но остаются активными, новые наноразмерные эластичные материалы безопасно убивают бактерии за минуты, не позволяя им активировать механизмы защиты или выработать устойчивость.