Как превратить графеновые наноленты в мощный антибиотик

Ученые Тамбовского государственного университета имени Г. Р. Державина впервые доказали, что антибактериальный эффект графеновых нанолент зависит от типа добавленного поверхностно-активного вещества. Таким образом, это может как убивать бактерии, так и ускорять их рост, рассказал  один из авторов исследования доктор биологических наук, профессор университета Александр Гусев.

Графеновые наноленты — это узкие полоски графена толщиной всего в один атом. Они обладают высоким потенциалом в биомедицине, однако в водных растворах эти микроскопические структуры слипаются, теряя свои уникальные свойства. Чтобы этого избежать, в жидкость добавляют стабилизаторы — специальные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Ученые Державинского университета в рамках международной коллаборации выяснили, что выбор стабилизатора — не техническая мелочь, а главный фактор, определяющий биологический эффект материала.

«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. Это позволяет, например, направленно создавать антибактериальные покрытия для медицинских инструментов или имплантов. В то же время попадание таких наночастиц в окружающую среду приведет к избирательному подавлению грамположительных бактерий, участвующих в разложении органики и круговороте биогенных элементов», — рассказал Гусев.

Всего ученые испытали три типа ПАВ на четырех штаммах бактерий, включая кишечную палочку и стафилококк. Выяснилось, что решающую роль играет электрический заряд. Бактериальные клетки заряжены отрицательно. Если покрыть графеновые наноленты положительно заряженным (катионным) ПАВ, они словно магнит начинают притягиваться к микробам, прилипают к их стенке и разрушают ее. Эффективность при этом вырастает в 10 раз: концентрация, необходимая для подавления грамположительных бактерий (например, стафилококка), становится минимальной. Если же использовать отрицательные или нейтральные стабилизаторы, наноленты либо безвредны, либо начинают стимулировать размножение бактерий.

По мнению ученого, результаты исследования открывают два ключевых направления для применения. С одной стороны, медицина получает потенциально новую рецептуру создания антибактериальных покрытий для катетеров, хирургических инструментов и больничных покрытий. С другой — это сигнал для экологов: при оценке безопасности наночастиц, которые неизбежно попадают в сточные воды, необходимо учитывать не только сам материал, но и его «оболочку» из ПАВ, иначе можно непреднамеренно нарушить баланс почвенных и водных микроорганизмов.

Источник: ТАСС. Наука.