Forskere identificerer den fysiske mekanisme, der kan dræbe bakterier med guld nanopartikler

At finde alternativer til antibiotika er en af ​​de største udfordringer for forskersamfundet. Bakterier er i stigende grad resistente over for disse lægemidler, og denne modstand fører til mere end 25 dødsfald, 000 rundt om i verden. Nu, et tværfagligt team af forskere fra Universitat Rovira i Virgili, universitetet i Grenoble (Frankrig), University of Saarland (Tyskland) og RMIT University (Australien) har opdaget, at den mekaniske deformation af bakterier er en giftig mekanisme, der kan dræbe bakterier med guld nanopartikler. Resultaterne af denne forskning er blevet offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer og er et gennembrud i forskernes forståelse af nanopartiklers antibakterielle virkning og deres bestræbelser på at finde nye materialer med bakteriedræbende egenskaber.

Siden det gamle Egyptens tid, guld er blevet brugt i en række medicinske anvendelser og, for nylig, hvad angår diagnosticering og behandling af sygdomme som kræft. Dette skyldes det faktum, at guld er et kemisk inert materiale, det er, det reagerer eller ændrer sig ikke, når det kommer i kontakt med en organisme. Blandt det videnskabelige samfund, nanopartikler er kendt for deres evne til at synliggøre tumorer og for deres anvendelser inden for nanomedicin.

Denne nye forskning viser, at disse kemisk inerte nanopartikler kan dræbe bakterier takket være en fysisk mekanisme, der deformerer cellevæggen. For at demonstrere dette, forskerne har i laboratoriet syntetiseret guld nanopartikler i form af en næsten perfekt kugle og andre i form af stjerner, alle måler 100 nanometer (8 gange tyndere end et hår). Gruppen analyserede, hvordan disse partikler interagerer med levende bakterier. "Vi opdager, at bakterierne bliver deforme og tømmes som en bold, der får luften ud, før de dør i nærvær af disse nanopartikler, " forklarede Vladimir Baulin, forsker ved Institut for Kemiteknik i URV. Forskerne siger, at bakterierne ser ud til at være døde efter en massiv lækage, "som om cellevæggen spontant var eksploderet."

Forskerne troede, at en fysisk mekanisme kunne være ansvarlig for bakteriernes død. Følgelig, de udførte en numerisk simulering for at analysere, hvordan et homogent lag af individuelle nanopartikler kunne påføre en tilstrækkelig mekanisk spænding på bakteriens cellevæg, at det ender med at bryde tilsyneladende ved at strække sig, som en ballon, der pustes op fra forskellige punkter, indtil den eksploderede.

For at bekræfte denne hypotese, forskerne skabte en kunstig model af en bakteriel cellemembran for at evaluere dens reaktion, når den kom i kontakt med 100 nm guld nanopartikler. "Vi fandt ud af, at modellen spontant trak sig sammen, indtil den kollapsede fuldstændigt, dermed beviser hypotesen om, at nanopartikler anvender en mekanisk strækning på bakteriens cellemembran, " hævdede Baulin.