Сегодня на рынке существует более 1800 разновидностей наноматериалов. Их широкое применение, скорее всего, приведёт к загрязнению природных экосистем и среды обитания человека. Российские учёные проверили, как будут действовать на бактерии различные углеродные наночастицы. В работе сотрудников Оренбургского государственного университета под руководством Дмитрия Дерябина исследовалось воздействие различных углеродных наночастиц на бактерию Escherichia coli (кишечная палочка).

В исследовании, которое стало возможным при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», использовались четыре образца одностенных углеродных нанотрубок разной степени очистки, многостенные углеродные трубки, фуллерены и химически модифицированные фуллерены (с карбоксильными и аминными группами). Суспензию наночастиц смешивали с суспензией бактерий в соотношении 1:4, выдерживали при 37°С в течение часа, а затем высушивали и исследовали методом атомно-силовой микроскопии. Кроме того, бактерицидный эффект оценивали, высевая микроорганизмы, контактировавшие с наночастицами, на питательную среду и сравнивая количество жизнеспособных особей в экспериментальной и контрольной группах.

Авторы работы детально охарактеризовали особенности каждого образца углеродных наноматериалов. В целом более эффективным бактерицидным действием обладали плохо очищенные нанотрубки. Микроскопическое исследование продемонстрировало, что клетки бактерий, инкубированные в контакте с такими трубками, уменьшались в размере (178 нм против 201) и имели уплощённые фрагменты, свободные от клеточного содержимого.

Учёные полагают, что наблюдаемое повреждение поверхностных структур бактерий связано, скорее, с эффектами примесей (аморфного углерода, металлических катализаторов), чем с действием самих углеродных трубок. Исследование очищенных нанотрубок показало, что они также контактируют с поверхностью клеток бактерий, но достоверного влияния на жизнеспособность культуры специалисты не обнаружили. Фуллерены и их карбоксильная модификация не повлияли на жизнеспособность и морфологию бактерий, в то время как фуллерен, модифицированный аминными группами (-NH2), интенсивно взаимодействовал с бактерией и обладал выраженным бактерицидным эффектом. Такое вещество проявляло высокое сродство с клеточной стенкой бактерии: около 97 процентов наночастиц связывались с ней, и только 3 процента оставались в растворе. В результате на поверхности бактерий появлялась характерная зернистость из наночастиц, что сопровождалось изменениями длины, ширины и высоты клеток. После контакта с модифицированным аминными группами фуллереном гибло 60 процентов бактерий по сравнению с контрольной группой.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Д. Г. Дерябин, А. С. Васильченко, Е. С. Алешина, А.С. Тлягулова, А. Н. Никиян «Исследование взаимодействия углеродных наноматериалов с клетками Escherichia coli методом атомно-силовой микроскопии». – Российские нанотехнологии. – № 11–12. – 2010.

По материалам: