Skador på bakteriehöljen orsakade av bioinspirerade nanostrukturer odlade i en hydrogel

author
1 minute, 48 seconds Read

Bakteriesamhällen som är associerade med ytan, så kallade biofilmer, är ansvariga för ett brett spektrum av infektioner hos människor. Nya studier har visat att ytor som innehåller nanoskaliga utsprång, som de i trollsländans vingar, skapar en fientlig nisch för bakteriekolonisering och biofilmstillväxt. Denna funktionalitet har efterliknats på metaller och halvledare genom att skapa nanopilarer och andra nanostrukturer med högt aspektenhetsförhållande vid gränssnittet mellan dessa material. Bakteriedödande topografier har dock inte rapporterats på kliniskt relevanta hydrogeler och mycket följsamma polymerer, främst på grund av komplexiteten i att tillverka nanomönster i hydrogeler med exakt kontroll av storleken som också kan motstå nedsänkning i vatten. Här rapporterar vi tillverkningen av bioinspirerade bakteriedödande nanostrukturer i hydrogeler av bakteriecellulosa (BC) med hjälp av jonstrålning med låg energi. Genom att utmana den för närvarande accepterade uppfattningen visar vi att de nanostrukturer som odlas i BC påverkar företrädesvis styva membran som de hos den grampositiva bakterien Bacillus subtilis på ett tidsberoende sätt och, i mindre utsträckning, det mer deformerbara och mjukare membranet hos Escherichia coli. Dessutom påverkade nanostrukturerna i BC inte livskraften hos murina preosteoblaster. Med hjälp av analys av enskilda celler visar vi att B. subtilis faktiskt kräver mindre kraft än E. coli för att penetreras av nanosonder med dimensioner som är jämförbara med dem i den nanostrukturerade BC, vilket ger det första direkta experimentella beviset för att validera en mekanisk modell för membranruptur via en spänningsinducerad mekanism inom ramen för aktiveringsenergiteorin. Våra resultat överbryggar klyftan mellan mekanobakteriedödande ytor och lågdimensionella material, inklusive enkelväggiga kolnanorör och grafennanoplattor, där en högre bakteriedödande aktivitet mot grampositiva bakterier har rapporterats i stor utsträckning. Våra resultat visar också på förmågan att ge bakteriedödande egenskaper till en hydrogel genom att endast ändra dess topografi i nanoskala och bidrar till en bättre förståelse av bakteriell mekanobiologi, vilket är grundläggande för rationell design av bakteriedödande topografier.

Similar Posts

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.