Бактерии золотистого стафилококка являются одной из основных причин внутрибольничных инфекций. Этими возбудителями являются особенно проблематичными, потому что они могут образовывать весьма прочные биопленки на натуральных и искусственных поверхностях и очень трудно удалить. Биопленки, эффективно защищает бактерий от нападения других веществ, таких как антибиотики, что делает их очень трудно лечить. Поэтому один подход заключается в том, чтобы попытаться остановить биопленки от формирования в первую очередь. Но для того, чтобы иметь возможность влиять на рост биопленки, исследователи должны понимать механизмы, с помощью которых бактерии придерживаться различных видах материалов. Поверхностей, таких как дверные ручки или медицинские имплантаты наноразмерной топологии (1 нанометр = одна миллиардная метра) и имеют широкое распространение в больничных помещениях. Под микроскопом, эти видимо гладких поверхностях появляются как грубые, неправильной пейзажи гор и долин.
В более предыдущем изучении, команда из Саарландского университета, возглавляемая физик-экспериментатор профессор Карин Джейкобс и микробиолог профессор Маркус Бишофф, обнаружил, что бактерии придерживался твердых поверхностей с помощью механизма, в котором множество отдельных молекул в бактериальной клеточной стенки становятся привязаны к поверхности. Размеры этих молекул модем отличаться из-за тепловых колебаний, которые могут вызвать изменения длины около 50 нанометров.
В своем последнем исследовании ученые провели детальный осмотр, как адгезионная прочность отдельных молекул зависит от рельефа поверхности подложки. Исследовательская группа подготовила поверхности кремния наноструктур, проявляющих разного размера, но того же порядка величины, как и связывание молекулы в клеточной стенке.
Затем они измерили силы, с которыми отдельные бактериальные клетки придерживался наноструктурированных поверхностей. Эти эксперименты показали, что клей силы уменьшается с увеличением размеров наноструктур. В то время как экспериментальная работа проводилась математик Майкл А. Клаттиа из Технологического института Карлсруэ (сейчас Принстонский университет) проводится очень точный анализ кремниевых подложек и количественно поверхностей с помощью определенной математической формы под названием Минковского. Процедура известна как ‘морфометрия’.
Совместными усилиями командам удалось показать, что величины экспериментально определены силы адгезии можно объяснить, используя геометрические параметры морфометрического анализа. Проще говоря, если шероховатость поверхности увеличивается, многие из «долин» на поверхность больше не доступны в качестве адгезии сайты, как они теперь глубже, чем длина колеблющейся молекулы. Поэтому есть соответствующее уменьшение силы адгезии между клетками бактерий и поверхности.
Это важный результат, поскольку он говорит о том, что оптимизация наноструктурированного рельефа поверхности может уменьшить бактериальную адгезию и, следовательно, снизить вероятность образования биопленки. Команда исследователей отмечают, что этот результат может также быть применено к другим типам бактерий и других видах поверхности. Результаты исследования могут помочь в разработке новых материалов и совершенствования существующих материалов, которые лучше способны ингибировать бактериальную адгезию и формирование биопленок.
Исследование также демонстрирует силу Минковского при характеристике рельефа широкого спектра материалов. Исследователи считают, что широкое применение морфометрического анализа означает, что в будущем Минковского будет использоваться в качестве золотого стандарта для описания таких поверхностей.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!