Įdomioji biologija: kaip veikia antibakteriniai paviršiai?

http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/38447/title/Next-Generation--Bactericidal-Surface/

Šį kartą „Įdomioji biologija“ grįžta su įrašu apie antibakterinius paviršius.

Ant įvairių daiktų paviršių, bakterijų augimą galima kontroliuoti naudojant laikinus agentus, tokius kaip spiritą ar veikiant temperatūra ar slėgiu. Kai jų poveikis praeina, bakterijos vėl gali patekti ant paviršiaus ir sėkmingai daugintis.

Dabar ypač tiriami įvairūs paviršiai, kurie naikintų ir stabdytų tolimesnį bakterijų augimą. Dauguma būdų remiasi palankių paviršių bakterijų prikibimui, stiklo ar polimerų (pvz. plastiko), padengimu medžiagomis, kurios trikdytų bakterijų prisijungimą, arba pačio paviršiaus modifikacijomis. Šiuo metu kai kur naudojami antibakteriniai paviršiai yra padengti atitinkamomis antibakterinėmis medžiagomis, tačiau jų trūkumas yra tas, kad kas kiek laiko tokius paviršius reikia keisti naujais.

Ši technologija turi didelį potencialą medicinoje, pramonėje ar namų ūkiuose. Tokiu būdu ant širdies stimuliatorių ar kateterių nebesikauptų bakterijos. Taip pat būtų sustabdytas jų augimas ant durų rankenų, sienų, grindų bei kitų vietų, ir taip sumažintų įvairias epidemijas.

Kaip veikia šios antibakterinės dangos? Kadangi skirtingų metodų yra išties nemažai, aprašysiu vieną iš įvairių kovalentinių paviršiaus modifikacijų.

Kovalentinis ilgo hidrofobinio katijono prijungimas prie stiklo ar plastiko paviršiaus gali modifikuoti paviršių taip, kad kontakto metu jis nužudytų bakteriją. Šiame metode nėra naudojami jokie antiseptikai. Patys katijonai, dėl savo struktūros, kontakto metu sunaikina bakteriją. Naudojant tokią dangą, jos nereiktų atnaujinti, užtektų kokiu nors detergentu nuplauti įvairias bakterijų nuolaužas nuo naudojamų katijonų.

http://blogs.rsc.org/jm/2010/10/25/hot-articles-bacteria-killing-polymer-surfaces-and-damage-detection-in-self-healing-polymers/

Labai didelis šio metodo privalumas – bakterijos negalėtų prie šio metodo adaptuotis (kaip tarkim prie antibiotikų). Kadangi bakterijų sienelė suardoma tiesiogiai, išvengiama įvairių biocheminių kelių, kurie ir leidžia atsirasti atsparumams. Taip pat tokie polimerai neturėtų jokių artimų natūralių analogų, kas dar labiau prisitaikymą prie šio metodo daro neįtikimą.

Kodėl buvo sumanyta panaudoti būtent tokį būdą?

Buvo pastebėta, kad poli(vinil-N-heksipiridinas) (heksil-PVP) mirtinai veikia tiek laukinio tipo, tiek modifikuotus mikroorganizmus ir net tuos, kurie yra atsparūs antibiotikams. Ši medžiaga vienodai veikia tiek gramneigiamas, tiek gramteigiamas bakterijas. Kol kas žinoma tik viena S.aureus padermė, turinti daugybinį atsparumą vaistams, kuri yra atspari ir šiam metodui, kadangi turi specialias pompas savo sienelėje, sugebančias šį agentą „išspjauti“.

Prijungiami katijonai įsiskverbia į bakterijų ląstelių sieneles ar membranas ir sukelia jų lizę, sutraukydami šias ląstelių dalis.  

http://www.news.gatech.edu/2013/01/09/study-quantifies-size-holes-antibacterials-create-cell-walls-kill-bacteria

Ląstelės lizė

Tokios medžiagos kaip stiklas ar plastikas gali būti iškart pagaminti atsparūs bakterijoms, gamybos procese prie jų kovalentiškai prijungus heksil-PVP. Tai leidžia sumažinti bakterijų plitimą. Šie paviršiai gali būti panaudojami labai plačiai, kadangi veikia tiek prieš ore, tiek prieš vandenyje plintančias bakterijas.

http://bio-protect-500.com/

Kol kas vienintelė priežastis, kodėl šis metodas nėra taikomas plačiam vartojimui yra tas, kad katijonai ardo ne tik bakterijų, bet ir žmonių ląstelių membranas. Tačiau mokslininkai rankų nenuleidžia. Šiuo metu sukurta išties daug įvairių metodų kaip paviršius galėtų tapti antibakterinis. Tik laiko klausimas, kada tai bus taikoma plačiai.

Žodynėlis:

Agentas – veiklioji medžiaga.

Polimeras – iš daug vienodų monomerų (vienetų) sudaryta didelė molekulė.

Kovalentinis ryšys – cheminis ryšys, atsirandantis dėl bendrų elektronų porų tarp atomų.

Hidrofobinis – „bijantis vandens“.

Katijonas – teigiamas, praradęs elektronų, jonas.

Antiseptikas – medžiaga, stabdanti bakterijų augimą.

Detergentas – chemikalas, kuriuo valomi užteršti paviršiai.

Lizė – ląstelės žūtis. 

Iki kitų susitikimų :)

chekas

P.S. galite ir patys siūlyti temas, apie kurias norėtumėte sužinoti daugiau. Ši tema buvo sugalvota ne mano pačios :)

Informacijos šaltiniai:

• https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Antibacterial_Surfaces

P.S. All foreign readers are now able to translate a blog with a button on the right side of the blog :)