Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Химико-технологического университета Праги создали наночастицы золота, которые под действием лазерного излучения они проявляют антибактериальную активность и потенциально могут быть использованы для создания новых материалов для больниц и, в частности, операционных, где обнаруживают все новые виды устойчивых к антибиотикам бактерий. Статья об открытии опубликована журнале «Chemistry Open», популярно о ней рассказывает пресс-служба ТПУ.

Ученые синтезировали наночастицы золота, которые сами назвали «звездчатыми» из-за полученной формы. С помощью специально созданных реагентов на поверхность наночастиц ученые нанесли органические соединения методом ковалентной модификации поверхности (ковалентное присоединение химической группы)  с использованием ароматических солей диазония. Затем на поверхность частицы воздействовали лазером, и, как показали эксперименты, возникающий при этом сильный плазмонный резонанс позволял наночастицам разрушать бактериальную мембрану. В исследовании использовались культуры бактерий Escherichia coli и Staphylococcus epidermidis, и в обоих случаях результат был одинаковым.

«Звездчатые наночастицы и методы их синтеза ранее уже были описаны. Нам же удалось модифицировать их поверхность так, чтобы они лучше взаимодействовали с клеточными мембранами, и продемонстрировать их антибактериальные свойства. Органические соединения на поверхности частиц позволяют им лучше прикрепляться к мембране. Дальше в игру вступает физика процесса: лазер возбуждает плазмонный резонанс, и наночастицы начинают фактически прожигать клеточную мембрану, уничтожая бактерию», — говорит доцент кафедры технологии органических веществ и полимерных материалов Павел Постников, слова которого приводятся в сообщении.



Как заявляют ученые, исследование позволяет решить одну из самых сложных проблем в современной медицине - антибиотикорезистентность бактерий. Обработка поверхностей асептиками и кварцевание решают проблему лишь частично. Как полагают авторы исследования, использование наночастиц позволит создать новые медицинские материалы с антибактериальной активностью.

«Антибиотики — это продукты тех же самых бактерий. Поэтому бактерии могут вырабатывать ферменты, разрушающие антибиотик. Устойчивые к антибиотикам бактерии в основном появляются в больничных условиях, здесь идеальное место для их размножения и естественного отбора. А наночастицы золота или другого благородного металла — это абсолютно чужеродный для бактерии материал. У бактерий нет никаких механизмов защиты от наночастиц, и даже в теории они не могут выработать устойчивость. Наночастицы можно сравнить с кувалдой для бактерии, от нее просто нет защиты. Технология с использованием звездчатых наночастиц и лазера не подходит для борьбы с бактериями внутри организма на данном этапе. Однако в перспективе может использоваться для лечения кожных заболеваний. В области же новых материалов — это очень интересное направление. Подбирая форму, размеры наночастиц, сами металлы, варьируя длину волны лазера, можно получать различные материалы с различной функциональной активностью», — полагает Павел Постников.