Наноструктурированные поверхности, враждебные бактериям, но дружественные клеткам

Исследователи из Токийского столичного университета создали наноструктурированные поверхности из оксида алюминия (Al₂O₃), которые обладают сильными антибактериальными свойствами, но пригодны для культивирования клеток. Они обнаружили, что анодный пористый оксид алюминия (APA), полученный электрохимическим методом в концентрированной серной кислоте (H₂SO₄), демонстрирует беспрецедентную устойчивость к росту бактерий, но не препятствует росту клеточных культур.

Работа опубликована в журнале Langmuir.

Альтернатива антибиотикам

Поверхности, устойчивые к бактериальному загрязнению, жизненно важны. Использование мощных антибиотиков и химикатов имеет негативные последствия: экологический ущерб, риски для здоровья и появление устойчивых штаммов. Наноструктурированные поверхности предлагают альтернативу, вдохновлённую природой — например, крыльями цикад и стрекоз, которые физически повреждают мембраны бактериальных клеток.

Совершенствование технологии

Команда под руководством профессора Такаши Янагишиты изучала использование анодного пористого оксида алюминия (APA). При электрохимической обработке полированной алюминиевой поверхности на ней формируется упорядоченный массив пористых столбиков оксида алюминия. Эти игольчатые структуры имеют оптимальный размер для уничтожения бактерий.

Исследователи усовершенствовали метод, обнаружив, что APA-поверхности, полученные в концентрированной H₂SO₄, обладают антибактериальными свойствами, значительно превосходящими существующие аналоги. Ключевое открытие: эти поверхности не были опасны для биологических клеток, культивируемых на них.

Перспективы для регенеративной медицины

В стандартных клеточных культурах для предотвращения бактериального загрязнения в среду добавляют антибиотики. Это бесполезно против устойчивых бактерий и способствует появлению новых резистентных штаммов. APA-поверхности позволяют безопасно проводить культивирование без антибиотических добавок.

Это открытие особенно важно для регенеративной медицины, где клетки выращивают в лаборатории для последующей трансплантации пациенту. Бактериальное загрязнение в таких случаях может иметь тяжёлые последствия. Новые подложки могут позволить проводить безантибиотическое культивирование клеток в более широком диапазоне условий, потенциально революционизируя масштабы лечения и научных экспериментов.