Крылья цикады убивают супербактерий — ученые, наконец, раскрыли их секрет

Чтобы имитировать крыло одного из этих очаровательных существ, материаловед Даниэль Салатто из Университета Стоуни Брук использовал полимер, часто используемый в упаковке, для создания крошечных структур в форме столбов на кремниевой подложке.

«Диблочный полимер технически может создавать наноструктуру сам по себе, пока мы контролируем окружающую среду, - говорит Эндо. — Несмотря на то, что мы используем обычный полимер, мы можем создавать структуры с тем же или сходным свойством, что и бактерицидное крыло цикады».

У крыльев цикады есть наностержни высотой около 150 нанометров и на одинаковом расстоянии друг от друга, но ученые протестировали различные размеры, чтобы увидеть, как это повлияет на процесс.

Во время лабораторных испытаний авторы обнаружили, что поверхности сверхмалых наностержней, около 10 нм в высоту, 50 нм в ширину и на расстоянии 70 нм друг от друга, были очень эффективны при уничтожении бактерий Escherichia coli, а также освобождались от них в течение по крайней мере 36 часов, не оставляя на поверхностях скопившихся мертвых бактерий или мусора.

Вторая часть исследования была направлена на то, чтобы выяснить, как работают эти структуры. Крупномасштабное МД-моделирование, состоящее примерно из миллиона частиц, показало, что когда бактерии вступают в контакт с поверхностью наностолбика, их липидная внешняя оболочка (мембрана) очень сильно притягивается к поверхности наноструктуры.

Согласно моделированию, разрыв мембраны происходит, когда столбики создают достаточное натяжение внутри липидного бислоя, зажатого по краям столбиков.

Мембрана продолжает испытывать напряжение после разрыва, и напряжение нарастает до тех пор, пока бактерии не отделятся от столбиков, эффективно очищая поверхность.