Сколько силы нужно, чтобы выжать жизнь из одной бактерии?

Идея не так безумна, как кажется. Механо-бактерицидные материалы имеют поверхности такой формы, что бактерии, оседающие на них, прокалываются, например, с помощью «столбов» шириной в несколько десятков нанометров, но высотой в сотни нанометров. Эти шипы не очень полезны для того, чтобы убить инфекцию, уже находящуюся внутри вашего тела, но отлично подходят, когда требуется стерилизация. Кроме того, некоторые наноразмерные материалы могут убивать бактерии в жидкостях, хотя обсуждается, является ли это главным образом физическим или химическим эффектом.

Однако детали того, как работают эти поверхности и частицы, плохо изучены, что затрудняет их уточнение. Доктор Кристина Флорс из Мадридского института перспективных исследований в области нанонауки решила разрешить эту ситуацию, выяснив, какие силы будут пробивать отверстия в клеточной стенке бактерии, открывая ее внутренности всему, что стенки обычно не пропускают.

Тестирование требовало как приложения давления с использованием атомно-силового микроскопа, так и флуоресценции, свечение которой зависит от жизнеспособности клетки.

Результаты показали, что флоры, которые мягко толкают клеточную стенку бактерии многократно, могут снизить ее сопротивляемость, вызывая нечто, аналогичное усталости металла, что в конечном итоге приводит к разрушению стенки при более низком давлении, чем в противном случае требовалось бы.

Это, как полагает доктор Флорс, объясняет, почему коллоидные наноматериалы могут убивать бактерии: частые столкновения на низком уровне с крошечными частицами в суспензии ослабляют клеточные стенки и в конечном итоге даже незначительное давление разрушает их.

«Наша работа демонстрирует, как развитие передовых методов микроскопии может сыграть роль в количественном понимании взаимодействия между бактериями и наноматериалами», - говорит доктор Флорс.

В среднем для разрушения клеточной стенки E.coli требуется сила около 20 нано-ньютонов, что примерно в 5000 раз меньше веса мухи.

Бактерии очень разнообразны, поэтому вряд ли одна цифра применима повсеместно. Будучи грамотрицательной, кишечная палочка имеет более тонкие клеточные стенки, чем грамположительные бактерии. Предыдущее исследование показало, что грамположительные бактерии менее уязвимы на механо-бактерицидных поверхностях, что позволяет предположить, что для их уничтожения требуется больше усилий, пишет IFLScience.