Bacterial Envelope Damage Inflicted by Bioinspired Nanostructures Grown in a Hydrogel

author
1 minute, 36 seconds Read

Surface-associated bacterial communities, bekend als biofilms, zijn verantwoordelijk voor een breed spectrum van infecties bij de mens. Recente studies hebben aangetoond dat oppervlakken met uitsteeksels op nanoschaal, zoals die in libellenvleugels, een vijandige niche creëren voor bacteriële kolonisatie en biofilmgroei. Deze functionaliteit is nagebootst op metalen en halfgeleiders door nanopilaren en andere nanostructuren met een hoge hoogte-breedteverhouding te creëren op het grensvlak van deze materialen. Echter, bactericide topografieën zijn niet gerapporteerd op klinisch relevante hydrogels en zeer volgzame polymeren, meestal vanwege de complexiteit van de fabricage van nanopatronen in hydrogels met nauwkeurige controle van de grootte die ook bestand is tegen waterige onderdompeling. Hier rapporteren we de fabricage van bactericide nanostructuren in bacteriële cellulose (BC) hydrogels met behulp van laag-energetische ionenbundelbestraling. Door de huidige geaccepteerde zienswijze in twijfel te trekken, laten we zien dat de in BC gegroeide nanostructuren bij voorkeur stijve membranen aantasten zoals die van de Gram-positieve bacterie Bacillus subtilis op een tijdsafhankelijke manier en, in mindere mate, het meer vervormbare en zachtere membraan van Escherichia coli. Bovendien hadden de nanostructuren in BC geen invloed op de levensvatbaarheid van murine preosteoblasten. Met behulp van eencellige analyse tonen we aan dat B. subtilis inderdaad minder kracht nodig heeft dan E. coli om gepenetreerd te worden door nanosondes met afmetingen vergelijkbaar met die van de nanogestructureerde BC, waarmee we het eerste directe experimentele bewijs leveren dat een mechanisch model van membraanbreuk via een spanning-geïnduceerd mechanisme binnen de activeringsenergietheorie valideert. Onze bevindingen overbruggen de kloof tussen mechano-bactericide oppervlakken en laag-dimensionale materialen, waaronder enkelwandige koolstof nanobuisjes en grafeen nanosheets, waarin een hogere bactericide activiteit tegen Gram-positieve bacteriën uitgebreid is gerapporteerd. Onze resultaten tonen ook de mogelijkheid om bactericide eigenschappen te verlenen aan een hydrogel door alleen de topografie op de nanoschaal te veranderen en bij te dragen aan een beter begrip van de bacteriële mechanobiologie, die fundamenteel is voor het rationele ontwerp bactericide topographies.

Similar Posts

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.