Наноматериалы с антибактериальными свойствами (например, наночастицы серебра и других металлов) уже широко применяются в системах очистки воды, в создании новых упаковочных материалов для пищевой продукции, в фармацевтике и дезинфектологии. В 2011 году среди различных типов наноматериалов был открыт новый класс двумерных неорганических соединений, названный максенами (анг. MXenes). Они состоят из слоев углерода и различных металлов толщиной в несколько атомов. В настоящее время во всем мире отмечается повышенный интерес к исследованиям, посвященных максенам, которые уже продемонстрировали свойства, превосходящие свойства графена.
Однако особенности физико-химических свойств подобных соединений ограничивают использование максенов в качестве антимикробных соединений. Максены в воде находятся в виде крупных агрегатов, по размерам почти сопоставимые с самими бактериальными клетками. Кроме того, поверхность максенов на основе титана (Ti3C2) заряжена отрицательно, и также заряжена поверхность бактериальных клеток – это ведет к взаимному отталкиванию двух объектов.
Решение проблемы было найдено сотрудниками Института X-Bio ТюмГУ совместно с исследователями из Варшавского технологического университета. Статья, посвященная исследованию, была опубликована в журнале Materials.
Модификация поверхности частиц максенов природным биополимером поли-L-лизином позволила стабилизировать частицы в водных растворах и изменить заряд их поверхности с отрицательного на положительный. Как было показано в эксперименте, теперь максены за счет электростатических сил взаимодействуют с клетками микроорганизмов, подавляя их жизнеспособность, в то время как оригинальные не модифицированные максены оказались практически не токсичными для бактерий.
Следующим этапом на пути практического использования максенов в качестве антимикробных средств является исследование их токсичности для животных клеток. Тесты на цитотоксичность in vitro, выполненные с использованием клеток кожи человека (кератиноциты), а также клеток злокачественной меланомы, показали отсутствие токсических проявлений в тех концентрациях, которые смертельны для бактерий. По мнению исследователей, антимикробный эффект гибридных максенов может быть связан с воздействием на биологические функции клеточных мембран в результате повреждающего действия активных форм кислорода, либо с нарушением энергетического метаболизма бактерий. Таким образом, впервые был продемонстрирован инженерный подход к модификации максенов, открывающий перспективы использования их в сфере биобезопасности.
Так, модификация максенами материалов, используемых в медицине или в пищевой промышленности, будет препятствовать развитию на них бактериальных биопленок – формы существования микроорганизмов, устойчивых ко многим антибиотикам.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), устойчивость к антибиотикам стала одной из самых больших проблем для здоровья человека и продовольственной безопасности, требуя постоянной разработки новых классов противомикробных препаратов. Биобезопасность человека, животных и растений – один из научно-технологических приоритетов, определенных в деятельности Западно-Сибирского межрегионального НОЦ Тюменской области, Ханты-Мансийского автономного округа-Югры и Ямало-Ненецкого автономного округа.
Сервис «Комментарии» - это возможность для всех наших читателей дополнить опубликованный на сайте материал фактами или выразить свое мнение по затрагиваемой материалом теме.
Редакция Информио.ру оставляет за собой право удалить комментарий пользователя без предупреждения и объяснения причин. Однако этого, скорее всего, не произойдет, если Вы будете придерживаться следующих правил:
Претензии к качеству материалов, заголовкам, работе журналистов и СМИ в целом присылайте на адрес
Информация доступна только для зарегистрированных пользователей.
Уважаемые коллеги. Убедительная просьба быть внимательнее при оформлении заявки. На основании заполненной формы оформляется электронное свидетельство. В случае неверно указанных данных организация ответственности не несёт.