Bakteriehindekuverter forårsaget af bioinspirerede nanostrukturer vokset i en hydrogel

author
1 minute, 42 seconds Read

Overfladeassocierede bakteriesamfund, kendt som biofilm, er ansvarlige for et bredt spektrum af infektioner hos mennesker. Nylige undersøgelser har vist, at overflader, der indeholder nanoskala fremspring, som dem i libellevinger, skaber en fjendtlig niche for bakteriel kolonisering og biofilmvækst. Denne funktionalitet er blevet efterlignet på metaller og halvledere ved at skabe nanopiller og andre nanostrukturer med højt aspektforhold ved grænsefladen mellem disse materialer. Der er imidlertid ikke blevet rapporteret om bakteriedræbende topografier på klinisk relevante hydrogeler og meget fleksible polymerer, hovedsagelig på grund af kompleksiteten i at fremstille nanomønstre i hydrogeler med præcis kontrol af størrelsen, som også kan modstå vandig nedsænkning. Her rapporterer vi om fremstillingen af bioinspirerede bakteriedræbende nanostrukturer i hydrogels af bakteriel cellulose (BC) ved hjælp af lavenergi-ionstrålebestråling. Ved at udfordre den nuværende accepterede opfattelse viser vi, at de nanostrukturer, der er dyrket i BC, fortrinsvis påvirker stive membraner som dem fra den Gram-positive bakterie Bacillus subtilis på en tidsafhængig måde og, i mindre grad, den mere deformerbare og blødere membran fra Escherichia coli. Desuden påvirkede nanostrukturerne i BC ikke levedygtigheden af murine præosteoblaster. Ved hjælp af analyse af enkeltceller viser vi, at B. subtilis faktisk kræver mindre kraft end E. coli for at blive penetreret af nanosonder med dimensioner, der er sammenlignelige med dimensionerne i den nanostrukturerede BC, hvilket giver det første direkte eksperimentelle bevis for validering af en mekanisk model for membranruptur via en spændingsinduceret mekanisme inden for aktiveringsenergiteorien. Vores resultater bygger bro over kløften mellem mekano-bakteriedræbende overflader og lavdimensionelle materialer, herunder enkeltvæggede kulstofnanorør og grafen-nanoplader, hvor der er blevet rapporteret om en højere bakteriedræbende aktivitet over for Gram-positive bakterier i stor udstrækning. Vores resultater viser også evnen til at give bakteriedræbende egenskaber til en hydrogel ved kun at ændre dens topografi på nanoskalaen og bidrager til en bedre forståelse af bakteriel mekanobiologi, hvilket er grundlæggende for rationel design af bakteriedræbende topografier.

Similar Posts

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.