Bakteriální společenství asociovaná s povrchem, známá jako biofilmy, jsou zodpovědná za široké spektrum infekcí u lidí. Nedávné studie ukázaly, že povrchy obsahující nanorozměrné výstupky, jako jsou ty v křídlech vážek, vytvářejí nepřátelskou niku pro bakteriální kolonizaci a růst biofilmu. Tato funkce byla napodobena na kovech a polovodičích vytvořením nanopilířů a dalších nanostruktur s vysokým poměrem stran na rozhraní těchto materiálů. Baktericidní topografie však nebyly zaznamenány na klinicky relevantních hydrogelech a vysoce poddajných polymerech, a to především kvůli složitosti výroby nanostruktur v hydrogelech s přesnou kontrolou velikosti, které by zároveň odolávaly ponoření do vody. Zde uvádíme výrobu bioinspirovaných baktericidních nanostruktur v hydrogelu z bakteriální celulózy (BC) pomocí ozáření nízkoenergetickým iontovým svazkem. Zpochybněním v současnosti přijímaného názoru ukazujeme, že nanostruktury vypěstované v BC ovlivňují v závislosti na čase přednostně tuhé membrány, jako jsou membrány grampozitivních bakterií Bacillus subtilis, a v menší míře deformovatelnější a měkčí membrány Escherichia coli. Nanostruktury v BC navíc neovlivnily životaschopnost myších preosteoblastů. Pomocí jednobuněčné analýzy jsme prokázali, že B. subtilis skutečně vyžaduje menší sílu než E. coli, aby jí pronikly nanosondy s rozměry srovnatelnými s rozměry nanostruktur BC, což poskytuje první přímý experimentální důkaz potvrzující mechanický model prasknutí membrány prostřednictvím mechanismu vyvolaného tahem v rámci teorie aktivační energie. Naše zjištění překlenují mezeru mezi mechano-baktericidními povrchy a nízkorozměrovými materiály, včetně jednostěnných uhlíkových nanotrubiček a grafenových nanolistů, u nichž byla hojně uváděna vyšší baktericidní aktivita vůči grampozitivním bakteriím. Naše výsledky také ukazují schopnost propůjčit hydrogelu baktericidní vlastnosti pouhou změnou jeho topografie v nanorozměrech a přispívají k lepšímu pochopení mechanobiologie bakterií, což je zásadní pro racionální návrh baktericidních topografií.
.