Учёные нашли способ сделать поверхности менее уязвимыми для болезнетворных бактерий
Исследователи из Сиракузского университета обнаружили, что использование полимеров с памятью формы, меняющих топографию поверхности, может эффективно снижать адгезию микробов и удалять до 99,9% прикрепившихся клеток.
Проблема биоплёнок
- Микробы, особенно патогенные бактерии, образуют биоплёнки — скопления клеток в защитном полимерном матриксе.
- Биоплёнки в 1000 раз более устойчивы к антимикробным агентам (антибиотикам, чистящим средствам), чем отдельные клетки.
- Близкое соседство в биоплёнке способствует обмену генами устойчивости, создавая «супербактерии» вроде MRSA.
Новый подход: динамические поверхности
Ранее команда профессора Дэчэна Жэня показала, что статичный рельеф (например, гексагональные узоры) снижает образование биоплёнок лишь на ~50%. Со временем бактерии всё равно колонизируют поверхность.
Новое решение — динамическое изменение топографии:
- Поверхность изначально имеет временную форму, затрудняющую прикрепление.
- После формирования биоплёнки активируется память формы полимера.
- Изменение рельефа за минуты буквально сбрасывает клетки с поверхности.
Результаты и перспективы
- Метод удалил 99,9% биоплёнок Pseudomonas aeruginosa по сравнению с плоским статичным контролем.
- Также успешно удалены биоплёнки Staphylococcus aureus и штамма Escherichia coli, вызывающего инфекции мочевыводящих путей.
- Используемые полимеры биосовместимы (не убивают клетки).
- Следующие шаги: создание материалов с циклическим изменением формы и изучение влияния такого «сбрасывания» на физиологию клеток биоплёнки.
Исследование, опубликованное в журнале ACS Applied Materials and Interfaces, представляет собой междисциплинарное применение полимерной науки, материаловедения и микробиологии для борьбы с биозагрязнением.