Ученые Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина впервые показали, что один и тот же наноматериал может убивать бактерии, быть безвредным или ускорять их рост – в зависимости от типа добавленного поверхностно-активного вещества.
Исследователи университета совместно с международными коллегами обнаружили, что антибактериальный эффект графеновых нанолент критически зависит от выбора стабилизатора – поверхностно-активного вещества (ПАВ). Результаты опубликованы в журнале Environmental Science and Pollution Research.
Графеновые наноленты – узкие полоски графена толщиной в один атом. В водных растворах они агрегируют, теряя активность. Для стабилизации суспензий в жидкость добавляют ПАВ, но, как выяснилось, конкретный тип вещества определяет биологический эффект.
Учёные испытали три класса ПАВ – катионные (положительно заряженные), анионные (отрицательно заряженные) и неионные – на четырёх штаммах бактерий, включая E.coli и золотистый стафилококк.
Ключевой результат: комбинация нанолент с катионным ПАВ подавляла рост грамположительных бактерий в концентрации в 10 раз ниже обычной. Механизм – электростатическое притяжение положительно заряженных комплексов к отрицательно заряженной бактериальной клетке с последующим разрушением мембраны. Напротив, при использовании анионных или неионных ПАВ наноленты не проявляли токсичности, а в ряде случаев ускоряли размножение бактерий по сравнению с контрольной группой.
– Выбор ПАВ – это параметр, который определяет антибактериальный профиль наноматериала. Один и тот же тип нанолент может выступать бактерицидом, инертным материалом или стимулятором роста бактерий в зависимости от использованного стабилизатора, – поясняет один из соавторов работы, д.б.н., профессор, проректор по научной работе Державинского Александр Гусев.
Результаты исследования можно применить в медицине – для создания антибактериальных покрытий хирургических инструментов, катетеров и больничных поверхностей, избирательно уничтожающих грамположительные патогены. В экологии – при оценке рисков: попадание таких наночастиц в почву или воду может подавлять полезные грамположительные бактерии (участвующие в разложении органики) или стимулировать рост других групп, нарушая баланс микробных сообществ.
Авторы намерены изучить молекулярные механизмы взаимодействия комплексов «нанолента-ПАВ» с бактериальной мембраной.