バイオフィルムとして知られている表面関連バクテリアコミュニティは、人間の幅広い感染症の原因になっています。 最近の研究では、トンボの羽のようなナノスケールの突起を含む表面は、細菌のコロニー形成とバイオフィルムの成長にとって敵対的なニッチを作り出すことが示されています。 この機能は、金属や半導体の界面にナノピラーなどの高アスペクト比のナノ構造を形成することで模倣されてきた。 しかし、臨床的に有用なハイドロゲルや高コンプライアントポリマーでは、殺菌性のトポグラフィーは報告されていない。これは、ハイドロゲルでナノパターンを作製し、サイズを正確に制御し、水性浸漬にも耐えられるようにすることが困難であることが主な理由である。 本論文では、低エネルギーイオンビーム照射により、バクテリアセルロース（BC）ハイドロゲルに生物にヒントを得た殺菌性ナノ構造体を作製することに成功したことを報告する。 BC中に成長したナノ構造体は、グラム陽性菌である枯草菌のような硬い膜に時間依存的に影響を与え、より変形しやすく柔らかい大腸菌の膜には、より少ない影響を与えることを、現在の通説を覆す形で示す。 さらに、BCのナノ構造体はマウス前骨格細胞の生存率に影響を与えなかった。 このことは、活性化エネルギー理論に基づく張力によって膜が破れるという力学的モデルを検証する、最初の直接的な実験的証拠となるものである。 今回の発見は、グラム陽性菌に対する高い殺菌活性が広く報告されている単層カーボンナノチューブやグラフェンナノシートなどの低次元物質とメカノバクテリアサーフェスの間のギャップを埋めるものである。 また、この成果は、ハイドロゲルのトポグラフィーをナノスケールで変化させるだけで殺菌機能を付与できることを示し、殺菌トポグラフィーを合理的に設計するための基礎となる細菌のメカノバイオロジーへの理解に貢献するものです
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