Химические покрытия управляют бактериями на их собственном языке

Исследователи из Принстона разработали способ нанесения на поверхности специальных покрытий, которые химически «общаются» с бактериями, давая им команды. Покрытия, полезные для подавления или стимулирования роста бактерий по необходимости, обладают этим контролирующим действием, потому что, по сути, они «говорят» на языке самих микробов.

Новая технология, описанная 22 мая в Nature Microbiology, содержит те же типы биомолекул, которые микробы выделяют естественным образом для общения и координации группового поведения — процесс, называемый чувством кворума.

Захват этого бактериального языка чувства кворума может открыть ряд применений. Покрытия поверхностей в больницах могут бороться с образованием похожих на крепости сообществ бактерий — биоплёнок, делая микробы уязвимыми для антибиотиков в организме или дезинфицирующих средств на поверхностях и оборудовании. И наоборот, если бактерии полезны (например, на очистных сооружениях или при производстве пробиотиков), покрытие промышленного оборудования может усилить их активность.

Эксперименты проводились на бактерии Staphylococcus aureus (стафилококк), часто устойчивой к антибиотикам и опасной в больницах.

Как это работает:

• Чувство кворума у стафилококка управляется молекулой AIP. Накопление AIP вызывает распад биоплёнки или предотвращает её образование.
• Синтетический аналог TrAIP-II подавляет вирулентность (заразность) бактерий, заставляя их возвращаться в состояние биоплёнки.
• Команда создала поверхности, покрытые либо AIP, либо TrAIP-II, используя клик-химию для прочного прикрепления молекул к стеклу, пластику и металлу.

Результаты:

• На поверхностях с AIP чувство кворума усиливалось, а образование биоплёнок прекращалось.
• На поверхностях с TrAIP-II чувство кворума подавлялось, что предотвращало выработку бактериями токсинов.
• Покрытия оставались работоспособными в присутствии человеческой плазмы, под потоком воды и воздуха, а также сохраняли активность более пяти недель хранения.

Исследователи видят потенциал для создания поверхностей, устойчивых к вредным бактериям или способствующих росту полезных, в медицине, промышленности и сельском хозяйстве.