Нанопокрытие, отталкивающее бактерии: новая технология для борьбы с биоплёнками

Новая наноразмерная поверхность, к которой не могут прикрепиться бактерии, перспективна для пищевой, медицинской и судостроительной промышленности, подобно тому, как антипригарное покрытие изменило кулинарию.

Технология, разработанная совместно учёными из Корнеллского университета и Политехнического института Ренсселера, использует электрохимический процесс анодирования. Он создаёт нанопоры, которые меняют электрический заряд и поверхностную энергию металла, создавая отталкивающую силу для бактериальных клеток и предотвращая их прикрепление и образование биоплёнки. Размер пор может достигать 15 нанометров (для сравнения, толщина листа бумаги — около 100 000 нм).

В исследовании, опубликованном в журнале Biofouling, процесс анодирования применили к алюминию, создав нанопористую поверхность — оксид алюминия (alumina). Она эффективно предотвратила прикрепление суррогатов двух опасных патогенов: Escherichia coli O157:H7 и Listeria monocytogenes. Работа также изучает, как размер нанопор влияет на силу отталкивания бактерий.

«Это, вероятно, одна из самых низкозатратных возможностей для создания наноструктуры на металлической поверхности», — заявила старший автор статьи, профессор пищевых наук Кармен Морару.

Поиск недорогих решений для предотвращения прикрепления бактерий критически важен, особенно в биомедицине и пищевой промышленности. «Пищевая отрасль производит продукты с низкой нормой прибыли. Если технология не будет доступной по цене, у неё не будет шансов на практическое применение», — отметила Морару.

Анодированные металлы можно использовать для предотвращения образования биоплёнок — скользких сообществ бактерий, которые прочно прилипают к поверхностям и трудно удаляются. Это актуально для биомедицинских чистых помещений и труднодоступных для очистки деталей оборудования. Также технология может найти применение в судоходстве, например, для защиты корпусов судов от обрастания водорослями.

Над проектом совместно работали группы под руководством Кармен Морару (Корнеллский университет) и Дианы Борка-Тасиук (Политехнический институт Ренсселера).