Sommige insectenvleugels van bijv. cicaden en libellen hebben ‘nanopillar’ structuren die bacterien doden. Tot op de dag van vandaag is echter niet duidelijk hoe dat mechanisme precies werkt.
Met diverse digitale beelden, functionele testen en proteomische analyses laat onderzoek op de universiteit van Bristol nieuwe methodes zien waardoor nanopillars bacterien kunnen uitschakelen.
Deze belangrijke ontdekkingen, gepubliceerd in Nature Communications, zullen helpen bij het ontwikkelen van verbeterde antibacteriologische oppervlakten voor mogelijke biomedische toepassingen, zoals medische implantaten en apparaten zonder gebruik van antibiotica.
Bo Su, professor Biomedical Materials bij de Dental School van de universiteit van Bristol, leider van het onderzoek, zegt:
“Met dit onderzoek wilden we het bacteriedodend effect van nanopillars nader bekijken. Het huidige dogma is dat nanopillars bacterien doden door bacteriele cellen te doorboren, met afbraak als gevolg. Ons onderzoek laat echter zien dat de antibacteriele effecten van nanopillars eigenlijk multifactorieel, nanotopografisch en soort-afhankelijk zijn.
“Naast deformatie en vervolgens penetratie van de bacteriele cel envelop door nanopillars, vooral bij gramnegatieve bacterien, ontdekten we dat de sleutel voor de antibacteriele eigenschappen van deze nanopillars ook de cumulatieve effecten kunnen zijn van fysieke impedantie en inductie door oxidatieve stress.
“Hopelijk kunnen we dit verruimde inzicht in nanopillar-bacterie interacties nu vertalen naar het ontwikkelen van verbeterde biomaterialen voor gebruik in realistische toepassingen.”
De gevolgen van dit onderzoek, gefinancierd door het Medical Research Council, zijn ingrijpend. Prof. Su legt uit:
“Nu we inzicht krijgen in de mechanismen waardoor nanopillars bacterien vernietingen, is de volgende stap het toepassen van deze wetenschap in rationeel ontwerp en fabricage van oppervlakten met nanopatronen met verbeterde antibacteriologische eigenschappen.
“Daarnaast willen we onderzoek doen naar de menselijke stamcel respons op deze nanopillars, om daadwerklijk cel-instructieve implantaten te ontwikkelen die niet alleen bacteriele infecties voorkomen, maar ook weefselintegratie bevorderen.”
Vertaling: Ellen Lam