Kæmpe molekyler formet som Kandinsky -cirkler er giftige for MRSA -bakterier

Indlejrede strukturer findes almindeligt i hele naturen og kunsten, om de er i form af træringe, Russiske dukker, eller Wassily Kandinskys berømte abstrakte maleri fra 1913 Farveundersøgelse:Firkanter med koncentriske cirkler. Nu i en ny undersøgelse, kemikere har konstrueret gigantiske indlejrede supramolekyler eller "supramolekylære Kandinsky -cirkler, "Nogle af dem er mere end 30, 000 gange tungere end et hydrogenatom. Forskerne demonstrerer, at disse supramolekyler er meget giftige for methicillinresistente Staphylococcus aureus (MRSA), muligvis en ny metode til bekæmpelse af disse dødelige patogener.

Forskerne, Heng Wang, Xiamin Qian, og deres medforfattere på universiteter i Kina og USA, har udgivet et papir om de antimikrobielle supramolekylære Kandinsky -kredse i et nylig nummer af Naturkommunikation.

"Biomaterialer baseret på supramolekylære Kandinsky -cirkler baner en ny vej til udviklingen af ​​en ny generation af antibiotika med nye mekanismer gennem dannelsen af ​​hidtil usete transmembrankanaler med tydelig porestørrelse, "fortalte medforfatter Xiaopeng Li ved University of South Florida Phys.org .

Selvom det kaldes supramolekylære Kandinsky -cirkler, supramolekylerne er sammensat af indlejrede sekskanter frem for cirkler, giver dem udseendet af molekylære edderkoppespind. Konstruktion af indlejrede supramolekylære strukturer har været en formidabel udfordring, som forskerne her adresserer ved at bruge koordineringsdrevet selvsamling. I denne metode, supramolekylerne er sammensat af koordinationskomplekser, som består af en central metalion omgivet af organiske ligander, der forgrener sig for at muliggøre dannelse af flere 2-D lag af indlejrede sekskanter.

Når man observerer disse supramolekylære strukturer med forskellige billeddannelsesteknologier, forskerne opdagede, at de har en stærk tendens til at krølle sig sammen til rørformede nanostrukturer. Dels af denne grund, sammen med resultater fra tidligere forskning, forskerne mistænkte, at de nye supramolekyler kan have antimikrobielle egenskaber. De testede supramolekylerne på to typer bakterier, MRSA og E coli , og fandt ud af, at supramolekylerne var yderst giftige for MRSA, men ude af stand til at hæmme E coli . Dette skyldes sandsynligvis forskellen i cellevæggene: E coli , som er gramnegativ, har både en indre og en ydre membran, mens MRSA, hvilket er gram-positivt, har kun en indre membran og er derfor mere modtagelig for supramolekylerne.

Eksperimenter viste, at supramolekylernes antibakterielle mekanisme stammer fra den indlejrede sekskantstruktur, som krøller sig sammen i et rør, trænger ind i den indre membran, og tilvejebringer en kanal, gennem hvilken bakteriecellens cytoplasma lækker ud. Efter et par timer, utætheden af ​​det cytoplasmatiske indhold resulterer i celledød. På den anden side, supramolekylerne udviser ubetydelig toksicitet for røde blodlegemer, som forskerne tilskriver en svagere elektrostatisk tiltrækning mellem overfladerne af supramolekylerne og disse celler, sammenlignet med overfladen af ​​supramolekylerne og bakterierne.

I fremtiden, de supramolekylære Kandinsky -kredse kan give en ny defensiv strategi mod MRSA, med potentielle fordele, der kan omfatte at forhindre bakterier i at udvikle antibiotikaresistens, samt reducere toksiciteten for humane celler. Dette skyldes, at supramolekylerne har lave minimumsinhiberende koncentrationer (MIC'er), betyder mindre er nødvendig for at hæmme bakterievækst, sammenlignet med nogle andre antimikrobielle midler. En mulighed er at kombinere supramolekylerne med eksisterende antibiotika for at realisere disse fordele. Før da, forskerne planlægger at foretage yderligere forbedringer af supramolekylerne.

"Vi vil øge vandopløseligheden i Kandinsky -cirklerne for yderligere at forbedre deres antibakterielle aktivitet, "Sagde Li.

© 2018 Phys.org