​​

В Западно-Сибирском НОЦ, созданном в рамках нацпроекта «Наука», исследовали антибактериальные свойства наноматериалов. 

Наноматериалы с антибактериальными свойствами (например, наночастицы серебра и других металлов) уже широко применяются в системах очистки воды, в создании новых упаковочных материалов для пищевой продукции, в фармацевтике и дезинфектологии. В 2011 году среди различных типов наноматериалов был открыт новый класс двумерных неорганических соединений, названный максены (анг. MXenes). Они состоят из слоев углерода и различных металлов толщиной в несколько атомов. В настоящее время во всем мире отмечается повышенный интерес к исследованиям, посвященных максенам, которые уже продемонстрировали свойства, превосходящие антибактериальные свойства графена. 

Однако особенности физико-химических свойств подобных соединений ограничивают использование максенов в качестве антимикробных соединений. Максены в воде находятся в виде крупных агрегатов, по размерам почти сопоставимые с самими бактериальными клетками. Кроме того, поверхность максенов на основе титана (Ti3C2) заряжена отрицательно, и также заряжена поверхность бактериальных клеток – это ведет к взаимному отталкиванию двух объектов. 

Решение проблемы было найдено сотрудниками Института X-Bio ТюмГУ совместно с исследователями из Варшавского Технологического Университета. Статья, посвященная исследованию, была опубликована в журнале Materials

Модификация поверхности частиц максенов природным биополимером поли-L-лизином позволила стабилизировать частицы в водных растворах и изменить заряд их поверхности с отрицательного на положительный. Как было показано в эксперименте, теперь максены за счет электростатических сил взаимодействуют с клетками микроорганизмов, подавляя их жизнеспособность, в то время как оригинальные не модифицированные максены оказались практически не токсичными для бактерий. 

Следующим этапом на пути практического использования максенов в качестве антимикробных средств, является исследование их токсичности для животных клеток. Тесты на цитотоксичность in vitro, выполненные с использованием клеток кожи человека (кератиноциты), а также клеток злокачественной меланомы, показали отсутствие токсических проявления в тех концентрациях, которые смертельны для бактерий. По мнению исследователей, антимикробный эффект гибридных максенов может быть связан с воздействием на биологическии функции клеточных мембран в результате повреждающего действия активных форм кислорода, либо с нарушением энергетического метаболизма бактерий. Таким образом, впервые был продемонстрирован инженерный подход к модификации максенов, открывающий перспективы использования их в сфере биобезопасности. 

Так, модификация максенами материалов, используемых в медицине или в пищевой промышленности, будет препятствовать развитию на них бактериальных биопленок - формы существования микроорганизмов, устойчивых к многим антибиотикам. 

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), устойчивость к антибиотикам стала одной из самых больших проблем для здоровья человека и продовольственной безопасности, требуя постоянной разработки новых классов противомикробных препаратов. Биобезопасность человека, животных и растений – один из научно-технологических приоритетов, определенных в деятельности Западно-Сибирского межрегионального НОЦ Тюменской области, Ханты-Мансийского автономного округа-Югры и Ямало-Ненецкого автономного округа.

Источники

Ученые выявили антимикробный эффект гибридных максенов
Северная Звезда (nstar-spb.ru), 17/06/2020
Ученые выявили антимикробный эффект гибридных максенов
Министерство науки и высшего образования РФ (minobrnauki.gov.ru), 16/06/2020

Похожие новости

  • 11/10/2019

    Неподвластные времени: почему почвенные клещи практически не изменились за миллионы лет эволюции

    Российские, украинские и бразильские палеонтологи изучили ход эволюции почвенных клещей семейства паратидеидовых и выяснили, что за 242 млн лет эти членистоногие оказались практически не подвержены изменениям.
    466
  • 15/05/2019

    Ученые в Тюмени займутся контролем численности короедов с помощью клещей-паразитоидов

    ​Специалисты Института Х-Bio Тюменского государственного университета (ТюмГУ) проведут совместное с американскими коллегами из Университета Северной Аризоны исследование способов контроля численности жуков-короедов.
    581
  • 25/04/2018

    Проблемы биогеохимии обсуждают в ТюмГУ исследователи из России, Франции, Индии и Китая

    ​Сегодня в ТюмГУ начала работу III Международная школа-семинар для молодых исследователей "Биогеохимия химических элементов и соединений в природных средах".  Проект является одним из элементов системы научных и образовательных форумов по биогеохимии, экологической геохимии, геохимии ландшафтов и гидрохимии, созданной Институтом геохимии и аналитической химии им.
    1426
  • 05/08/2020

    «Пересекая границы природы»: онлайн-школа ТюмГУ объединила исследователей разных стран

    ​Завершилась летняя онлайн-школа «Переходя границы природы: антропоцен и окружающая среда в истории Северной Евразии». Проект сетевого исследовательского центра "Человек, природа, технологии" ТюмГУ объединил молодых исследователей из России и зарубежных стран.
    188
  • 10/01/2020

    Биобезопасность лесов - приоритетная тематика исследований в ТюмГУ

    ​Открытие совместного Центра биобезопасности лесов ТюмГУ и Университета Северной Аризоны (США) состоялось в марте 2019 года – в Международный день лесов. Сейчас формируются планы совместных исследований с научными коллективами ведущих научных центров России и зарубежных стран на ближайшие три года.
    788
  • 30/07/2019

    Новый вид поставил под вопрос классификацию галловых клещей

    Группа ученых из России, Сербии и США описала новый вид галловых клещей Setoptus tsugivagus. По мнению специалистов, находка должна заставить пересмотреть текущую классификацию рода Setoptus, а также более старших по иерархии групп — у найденного клеща отсутствует с ними общий предок.
    528
  • 15/06/2020

    Тюменские ученые исследуют морских клещей в акватории Курил

    Международный коллектив ученых запланировал исследовать морских клещей в акватории Курильских островов. Полевые исследования на Дальнем Востоке начнутся с конца июня, сообщил ТАСС первый проректор Тюменского государственного университета (ТюмГУ) Андрей Толстиков.
    267
  • 17/02/2018

    Тюменские и американские ученые опубликовали совместное исследование о клещах домашней пыли

    ​Общей угрозой, которой подвергаются все животные и растения, являются внутренние генетические паразиты – транспозоны, которые могут повредить гены, важные для жизненных функций. Транспозируемые элементы представляют собой фрагменты ДНК, которые могут изменять свое положение в геноме, часто вызывая мутации и генетические заболевания.
    732
  • 25/07/2018

    ТюмГУ и Университет Северной Аризоны создадут совместную научную лабораторию

    ​В ТюмГУ побывала делегация из Университета Северной Аризоны (г. Флагстафф, США) во главе с заместителем проректора по глобальным инициативам Дэниелом Палмом.  По итогам переговоров с ректором ТюмГУ Валерием Фальковым была согласована разработка совместного исследовательского проекта по биобезопасности лесов, что включает в себя создание новой «зеркальной» научной лаборатории, академические стажировки в США магистрантов программы «Биобезопасность растений» нового института ТюмГУ – X-BIO и стажировки американских студентов в X-BIO, научное соруководство диссертациями аспирантов и, в перспективе, разработку программ двойных дипломов.
    1054
  • 23/11/2019

    Ученые из Тюмени участвуют в экспедициях сразу на трёх континентах

    Жарким выдался ноябрь для исследователей Института экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO) ТюмГУ. Экспедиции развернуты на трех континентах. Ведущий научный сотрудник акаролог Павел Климов и постдок X-BIO из Бразилии Альмир Пепато ведут поиск редкого семейства водяных клещей на юге Австралии, где клещи были известны ранее лишь по нескольким находкам в одной из рек.
    592