Томские ученые создают «золотых ежиков», убивающих устойчивые к антибиотикам микроорганизмы

Ученые Томского политеха синтезируют наночастицы золота особой, звездчатой формы, и покрывают их органическими соединениями. Под действием лазерного излучения эти наночастицы проявляют антибактериальную активность, сообщает пресс-служба вуза.

Исследование, данные по которому были недавно опубликованы в журнале «Chemistry Open», проводит научный коллектив кафедры технологии органических веществ и полимерных материалов Томского политеха совместно с коллегами из Химико-технологического университета Праги.

Наночастицы золота, синтезируемые политехниками, получили название «звездчатые» благодаря своей форме. С помощью специально созданных реагентов ученым ТПУ удалось нанести на их поверхность органические соединения методом ковалентной модификации поверхности с использованием ароматических солей диазония.

«Звездчатые наночастицы по форме напоминают ёжиков. 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.

По словам ученого, перспективное направление использования звездчатых наночастиц — это новые медицинские материалы. Например, частицы могут входить в состав полимерных материалов, из которых делают операционные столы, мебель и другие предметы для операционных и больниц. Без светового воздействия материал будет инертным или слабо проявлять антибактериальную активность.

«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», — поясняет ученый.

Сейчас в больницах для борьбы с болезнетворными микроорганизмами используют ультрафиолетовое излучение кварцевой лампы. Но во время кварцевания люди не должны находиться в помещении. В свою очередь, длина волны светового излучения, активирующая антибактериальную активность наночастиц золота, безопасна для человека.

«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», — добавляет Павел Постников.