Учёные нашли новых «наноубийц» для стерилизации и защиты от обрастания
Сульфатредуцирующие бактерии (SRB), являющиеся анаэробными микроорганизмами, долгое время считались главной причиной коррозионного разрушения металлических материалов.
Предыдущие исследования обычно использовали нанозимы в качестве антибактериальных материалов. Однако нанозимы полагаются на H2O2, O2, супероксид и гидроксильные радикалы для выработки активных форм кислорода, что ограничивает их применение в бескислородных средах.
Недавно исследовательская группа под руководством профессора Чжана Дуня из Института океанологии Китайской академии наук обнаружила, что материал на основе нанолистов MoS2 с вакансиями, активируемый пермоносульфатом, обеспечивает эффективное обеззараживание анаэробных микроорганизмов.
Исследование было опубликовано в Journal of Hazardous Materials 9 августа.
Учёные создали быструю и эффективную систему стерилизации анаэробных бактерий с использованием нанолистов MoS2 за счёт синергетического эффекта между физическим повреждением и химическим окислением.
Физическое повреждение: отрицательно заряженная сера в MoS2 легко связывается с гидрофильными головками липидов, а края нанолистов MoS2 действуют как «нож», разрезающий клеточную мембрану.
Химическое окисление: на основе расчётов теории функционала плотности исследователи обнаружили, что нанолисты MoS2 могут катализировать разложение пермоносульфата и H2O с образованием окислительных активных частиц (OAS). Эти частицы, визуализированные как «наноубийцы», постоянно окисляют липиды вокруг MoS2, высвобождая поверхность «острого ножа» и вызывая гибель клетки.
«Благодаря сочетанию физического повреждения и химического уничтожения, MoS2 с высокоэкспонированными активными центрами и регулируемыми S-вакансиями создаёт платформу для усиленного образования "наноубийц". Возросшая выработка этих свободных радикалов в сочетании с их тесным контактом с бактериями обеспечивает быструю и стабильную стерилизацию в различных средах», — сказал Ван Цзинь, первый автор исследования.
«Эта работа откроет новые горизонты в понимании механизмов уничтожения анаэробных бактерий и создании инновационных стратегий обеззараживания», — отметил профессор Чжан.
Процесс физического извлечения в сочетании с химическим окислением не только точно воздействует на клеточную мембрану, но и обеспечивает непрерывную стерилизацию.
«Эта работа углубляется в механизм стерилизации анаэробных бактерий, что проливает свет на биологический анализ, антибактериальную терапию, лечение рака и борьбу с микробиологически индуцированной коррозией», — сказал профессор Ван И, корреспондирующий автор исследования.