Учені створюють наноструктуровані поверхні, ворожі до бактерій, але дружні до клітин

Дослідники Токійського столичного університету розробили наноструктуровані поверхні з оксиду алюмінію, які поєднують сильні антибактеріальні властивості з можливістю використовувати їх для культивування клітин. Було встановлено, що поверхні з анодного пористого оксиду алюмінію (APA), створені методом електрохімії у концентрованій сірчаній кислоті, мають безпрецедентну стійкість до бактеріального забруднення, не перешкоджаючи при цьому росту клітинних культур.

Ці результати опубліковані у журналі Langmuir.

Технологія для медицини майбутнього
Ця технологія може стати революційною для регенеративної медицини, адже дозволяє створювати високоякісні клітинні культури без антибіотиків і бактеріального забруднення.

Боротьба з бактеріальним забрудненням є важливою як у громадському здоров’ї, так і в повсякденному житті. Хоча хімічні засоби та антибіотики ефективно справляються з цим завданням, їх використання пов’язане з екологічними ризиками, шкодою для здоров’я і появою антибіотикостійких штамів бактерій.

Тому виникає потреба у нових рішеннях, і тут на допомогу приходять наноструктуровані поверхні. На початку 2010-х років було відкрито, що природні наноструктури на крилах цикад і бабок здатні протидіяти бактеріальному забрудненню. Вони руйнують клітинну мембрану бактерій, не дозволяючи їм розмножуватися.

Інновація на основі оксиду алюмінію
Команда професора Такаші Янагісита з Токійського столичного університету досліджує анодний пористий оксид алюмінію (APA) як основу для створення антибактеріальних поверхонь. Ці поверхні формуються шляхом електрохімічної обробки полірованих алюмінієвих пластин. На поверхні утворюється впорядкований масив пористих стовпчиків, які ідеально підходять для знищення бактерій.

Після вдосконалення методики дослідники встановили, що поверхні APA, створені у концентрованій сірчаній кислоті, значно перевершують інші існуючі антибактеріальні поверхні. Водночас ці поверхні не завдають шкоди біологічним клітинам, які культивуються на них.

Новий рівень безпеки для клітинних культур
У традиційних умовах клітинні культури часто потребують додавання антибіотиків для запобігання бактеріальному забрудненню. Однак це створює низку проблем, зокрема, неефективність проти стійких до антибіотиків бактерій та ризик появи нових резистентних штамів. Натомість поверхні APA дозволяють безпечно культивувати клітини без використання антибіотиків.

Перспективи для регенеративної медицини
Це відкриття має особливе значення для регенеративної медицини, де клітини вирощують у лабораторії, а потім використовують для лікування пошкоджень тканин та органів. Бактеріальне забруднення у таких випадках може мати катастрофічні наслідки для пацієнтів. Зазвичай для уникнення цього потрібні стерильні умови, які коштують чималих грошей.

Наноструктуровані поверхні APA відкривають нові можливості для вирощування клітин у ширшому спектрі умов, що може значно знизити витрати та підвищити ефективність лікування. Вони також здатні змінити підхід до наукових експериментів, забезпечуючи новий рівень стерильності.

Висновок
Розробка поверхонь APA є великим кроком уперед у боротьбі з бактеріальним забрудненням і відкриває нові перспективи у біомедицині. Ця технологія поєднує ефективність, безпеку та зручність, стаючи важливим інструментом для майбутнього регенеративної медицини.