![In de aanwezigheid van nanodeeltjes breekt de celwand van de bacteriën schijnbaar door zich uit te rekken, als een ballon die vanaf verschillende punten wordt opgeblazen totdat hij explodeert. Krediet: Universitat Rovira i Virgili Onderzoekers identificeren het fysieke mechanisme dat bacteriën kan doden met gouden nanodeeltjes](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800/2020/63-researchersi.jpg)
In de aanwezigheid van nanodeeltjes breekt de celwand van de bacteriën schijnbaar door zich uit te rekken, als een ballon die vanaf verschillende punten wordt opgeblazen totdat hij explodeert. Krediet: Universitat Rovira i Virgili
Het vinden van alternatieven voor antibiotica is een van de grootste uitdagingen voor de onderzoeksgemeenschap. Bacteriën zijn in toenemende mate resistent tegen deze medicijnen en deze resistentie leidt tot de dood van meer dan 25.000 over de hele wereld. Nu heeft een multidisciplinair team van onderzoekers van de Universitat Rovira i Virgili, de Universiteit van Grenoble (Frankrijk), de Universiteit van Saarland (Duitsland) en de RMIT Universiteit (Australië) ontdekt dat de mechanische vervorming van bacteriën een giftig mechanisme is dat kan doden bacteriën met gouden nanodeeltjes. De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen en zijn een doorbraak in het begrip van onderzoekers voor de antibacteriële effecten van nanodeeltjes en hun pogingen om nieuwe materialen met bactericide eigenschappen te vinden.
Sinds de tijd van het oude Egypte wordt goud gebruikt in een reeks medische toepassingen en, meer recentelijk, voor het diagnosticeren en behandelen van ziekten zoals kanker. Dit komt door het feit dat goud een chemisch inert materiaal is, dat wil zeggen dat het niet reageert of verandert wanneer het in contact komt met een organisme. Binnen de wetenschappelijke gemeenschap staan nanodeeltjes bekend om hun vermogen om tumoren zichtbaar te maken en om hun toepassingen in nanogeneeskunde.
Dit nieuwe onderzoek toont aan dat deze chemisch inerte nanodeeltjes bacteriën kunnen doden dankzij een fysisch mechanisme dat de celwand vervormt. Om dit aan te tonen hebben de onderzoekers in het laboratorium gouden nanodeeltjes gesynthetiseerd in de vorm van een bijna perfecte bol en andere in de vorm van sterren, allemaal van 100 nanometer (8 keer dunner dan een haar). De groep analyseerde hoe deze deeltjes interageren met levende bacteriën. “We ontdekken dat de bacteriën vervormd raken en leeglopen als een bal die de lucht laat ontsnappen voordat hij sterft in de aanwezigheid van deze nanodeeltjes”, legt Vladimir Baulin uit, onderzoeker bij de afdeling Chemische Technologie van de URV. De onderzoekers stellen dat de bacteriën lijken te zijn gestorven na een enorm lek, “alsof de celwand spontaan was ontploft”.
De wetenschappers dachten dat een fysiek mechanisme verantwoordelijk zou kunnen zijn voor de dood van de bacteriën. Daarom voerden ze een numerieke simulaties uit om te analyseren hoe een homogene laag van individuele nanodeeltjes voldoende mechanische spanning op de celwand van de bacteriën zou kunnen uitoefenen, zodat deze schijnbaar door uitrekking breekt, als een ballon die vanuit verschillende punten wordt opgeblazen tot hij explodeert. .
Om deze hypothese te bevestigen, creëerden de onderzoekers een kunstmatig model van een bacterieel celmembraan om de reactie te evalueren toen het in contact kwam met de 100 nm gouden nanodeeltjes. “We ontdekten dat het model spontaan samentrok totdat het volledig instortte, wat de hypothese bewees dat nanodeeltjes een mechanische rek uitoefenen op het celmembraan van de bacteriën”, aldus Baulin.
Denver P.Linklater et al, antibacteriële werking van nanodeeltjes door dodelijk uitrekken van bacteriële celmembranen, Geavanceerde materialen (2020). DOI: 10.1002 / adma.202005679
Geavanceerde materialen
Aangeboden door Universitat Rovira i Virgili