有些昆虫的翅膀,如蝉和蜻蜓,具有纳米结构,可以在接触时杀死细菌。然而,到目前为止,导致细菌死亡的确切机制还不清楚。
利用一系列先进的成像工具、功能分析和蛋白质组学分析,布里斯托尔大学的一项研究发现了纳米颗粒破坏细菌的新途径。
这些发表在《自然通讯》杂志上的重要发现将有助于更好地设计抗菌表面,用于潜在的生物医学应用,如医疗植入物和不依赖抗生素的设备。
布里斯托尔大学牙科学院生物医学材料教授博苏是这项研究的作者,他说:
在这项工作中,我们试图更好地了解纳米介导的杀菌机制。目前的理论是纳米颗粒通过刺穿细菌细胞来杀死细菌,从而导致细菌裂解。然而,我们的研究表明,纳米颗粒的抗菌作用实际上是多因素、纳米形貌和物种依赖的。
除了纳米颗粒(特别是革兰氏阴性菌)对细菌细胞包膜的变形和随后的渗透外,我们发现这些纳米颗粒抗菌性能的关键可能还在于物理阻抗和氧化应激诱导的累积效应。
现在,我们有希望将对纳米颗粒与细菌相互作用的更广泛的理解转化为用于实际应用的改良生物材料的设计。”
这项研究由医学研究委员会资助,意义深远。
苏教授解释道:
现在我们了解了纳米颗粒损伤细菌的机理,下一步是将这一知识应用于纳米修饰表面的合理设计和增强抗菌性能的制备。
此外,我们还将研究人类干细胞对这些纳米颗粒的反应,从而开发出真正具有细胞指导意义的植入物,不仅能防止细菌感染,还能促进组织整合。”
Jenkins, J., et al.(2020)纳米表面的抗菌作用是通过细胞阻抗、渗透和氧化应激诱导来介导的。