Как крылья цикад стали прототипом нового антибактериального покрытия
Что произошло
-
Ученые из американского университета Стоуни-Брук разработали инновационный метод борьбы с бактериями и вызванными ими инфекциями. Он основан на противомикробном действии, которым обладают крылья цикад. Результаты опубликованы в научном журнале Американского химического общества ACS Applied Materials & Interfaces.
-
Команда ученых проводила анализ свойств крыльев насекомых в течение десяти лет. Оказывается, на крыльях цикад есть специальное покрытие, которое помогает им убивать бактерий. Технологи разработали материал, дублирующий характеристики покрытия, на основе полимера метилметакрилата, который применяют при производстве упаковочного материала.
-
Долгое время ученые не могли понять, как именно работают шипы на крыльях цикады. Считалось, что они разрушают бактериальные клетки. Но после проведенных исследований стало ясно, что механизм иной: шипы действительно деформируют клетки, но не рвут их — бактерии погибают от окислительного процесса.
-
Чтобы понять, как именно крылья цикад уничтожают бактерии, исследователи провели крупномасштабное моделирование молекулярной динамики с высоким разрешением на суперкомпьютере Summit в Oak Ridge Leadership Computing Facility в ORNL (в Вычислительном центре лидерства в Ок-Ридже, который относится к ORNL — Национальной лаборатории Ок-Риджа).
-
Ученые также использовали метод флуоресцентной микроскопии и пришли к выводу, что нанопокрытие на крыльях в целом не дает скапливаться бактериям, а не только убивает их. Поэтому на материале не остается частиц уничтоженных микробов, а значит, не образуется благоприятная среда для развития других болезнетворных микроорганизмов.
Что это значит
Обычно на поверхности сохраняются остатки уничтоженных бактерий, поэтому формируется среда для появления в этом же месте других микроорганизмов. В случае с материалом, которым покрыты крылья цикад, бактерии гибнут полностью.
Понимание того, как наночастицы взаимодействуют с бактериями, может стать основой для разработки биоматериалов нового поколения, например для упаковки продуктов, в которой пища может храниться более долгий срок. Также благодаря способности полностью уничтожать бактерии эти наноструктуры в перспективе можно будет использовать для производства медицинских имплантов или материалов для создания антибактериальных покрытий.