Наноматериал с «световым переключателем» убивает грамотрицательные или грамположительные бактерии

Исследователи разработали бактерицидный наноматериал, оснащённый фотохимическим «световым переключателем». Его можно направлять против грамположительных или грамотрицательных бактерий, что важно для борьбы с внутрибольничными инфекциями и полирезистентными бактериями.

Проблема и цель

Антибиотикорезистентные инфекции, особенно в стационарах, стали серьёзной проблемой. Бактерицидные материалы, не использующие антибиотики, — новый подход. Целью команды Мринмоя Де из Индийского института науки было создать УФ/видимый-свет-отзывчивый наноматериал с селективным действием на разные типы бактерий.

Конструкция наноматериала

Материал создан на основе дисульфида молибдена (MoS₂), функционализированного остатками азобензола с присоединёнными положительно заряженными четвертичными аминогруппами:

• MoS₂ действует как бактерицид.
• Четвертичные аминогруппы вызывают деполяризацию мембраны.
• Азобензол вводит световой переключатель: под УФ-светом структура меняется с вытянутой trans-формы на изогнутую cis-форму, что меняет селективность взаимодействия с поверхностью бактерий.

Механизм селективного действия

Грамположительные (например, MRSA — метициллин-резистентный Staphylococcus aureus) и грамотрицательные (например, Pseudomonas aeruginosa) бактерии имеют разное строение клеточной стенки.

• Против P. aeruginosa эффективна trans-форма. Она деполяризует и прокалывает бактериальную мембрану, позволяя MoS₂ генерировать внутриклеточные активные формы кислорода (АФК) и убивать бактерию.
• Против MRSA эффективнее cis-форма. Она специфически взаимодействует с клеточной стенкой, повреждая и разрывая её.

Результаты и перспективы

Простое «переключение» УФ-светом с trans на cis состояние позволяет контролировать селективность материала. В опытах на мышах с инфицированными MRSA ранами лечение cis-реагентом привело к полному заживлению ран за 10 дней — быстрее, чем стандартная антибиотикотерапия ванкомицином.

Исследование опубликовано в Angewandte Chemie.