Сила, необходимая для уничтожения одной бактерии

Устойчивость к антибиотикам — одна из крупнейших угроз глобальному здоровью и продовольственной безопасности по данным ВОЗ. В этом контексте перспективной стратегией борьбы с резистентностью бактерий являются механо-бактерицидные материалы, создающие на своей поверхности враждебный для бактерий ландшафт.

Исследователи из IMDEA Nanociencia количественно изучили силы, необходимые для нанесения критического повреждения одиночной бактерии E. coli в физиологических условиях. В работе, опубликованной в ACS Applied Materials and Interfaces, команда под руководством доктора Флорс использовала метод наноиндентирования с помощью АСМ (атомно-силовой микроскопии), чтобы проколоть клеточную стенку бактерии, и наблюдала гибель бактерии в реальном времени с помощью флуоресцентного маркера жизнеспособности.

Ключевые результаты:

• Для разрыва клеточной стенки E. coli требуется сила около 20 нН.
• Последовательные индентации с низкой силой, но без разрыва стенки, вызывали измеримый эффект «усталости» бактериальной физиологии.
• Усталость определяли, отслеживая с помощью флуоресцентной микроскопии период осцилляции Min-системы — белкового комплекса, определяющего место деления клетки у бактерий.
• Наблюдаемый эффект усталости согласуется с антибактериальными свойствами коллоидных наноматериалов, действующих за счёт накопленного эффекта множественных низкоэнергетических столкновений.

Исследование даёт детальное, ранее неизвестное представление о взаимодействии бактерий с механо-бактерицидными наноматериалами с высоким соотношением сторон и вносит вклад в развивающуюся область механомикробиологии.

«Наша работа демонстрирует, как развитие передовых методов микроскопии может способствовать количественному пониманию взаимодействий между бактериями и наноматериалами», — говорит доктор Флорс.