Чорний кремній виявився відмінним бактерицидом
Олена Іванова з Суінбернского технологічного інституту (Австралія) і її співробітники з'ясували, що чорний кремній є бактерицидним матеріалом настільки блискучим, що вбиває як грампозитивні, так і грамнегативні бактерії.
Чорний кремній був відкритий в 1980-х як несподіваний побічний продукт процесу реактивного іонного травлення. По суті, це монокристалічний кремній, покритий суцільним покривом наноіголок висотою близько 10 мкм і діаметром менше 1 мкм.
Г-жа Іванова повідомляє, що, розмістивши на поверхні цього матеріалу різноманітні групи бактерій, спостерігала їх загибель з вражаючою швидкістю в 450 тис. бактерій в хвилину на квадратний сантиметр. При цьому процес не мав ніякої хімічної підгрунтя, бо все відбувалося за рахунок лише механічних властивостей "утиканої" мікроголки кремнію.
Щоб напевно перевірити, чи немає зв'язку між хімскладу поверхні і її здатністю до знищення мікробів, вчені порівняли ефективність чорного кремнію з поверхнею крил бабок виду Diplacodes bipunctata. Як виявилося, вони мають схожою мікроструктурою, хоча, природно, "зроблені" не з кремнію. Тести показали, що обидва типи поверхонь майже однаково небезпечні для бактерій; це дозволяє впевнено говорити про механічній природі їх бактерицидності. І навіть контрольне покриття обох поверхонь тонким шаром золота, різко перетворює їх хімічний склад, не привело до зміни ситуації з масовою загибеллю бактерій.
Хоча в експериментах на чорному кремнії вирощувалися лише золотистий стафілокок (вельми, нагадаємо, стійкий до більшості антибіотиків), а також сінна і синьогнійна палички, автори роботи впевнені, що бактерицидні властивості такої поверхні будуть стійко відтворюватися і по відношенню до інших видів мікробів. Справа в тому, що форма мікроорганізмів на таких поверхнях помітно відрізнялася від їх форми на склі та гладкому кремнії, і, на думку дослідників, саме ця механічна деформація, обумовлена мікроголкою чорного кремнію і поверхні крил бабки, в кінцевому рахунку руйнувала клітинні стінки. Причому однаково згубними вони були і для грамнегативних, і для грампозитивних бактерій (притому що клітинні стінки у другому зазвичай в 4 - 5 разів товщі). Летальними обидві поверхні були і для спор сінної палички, хоча зазвичай суперечки куди менш уразливі, ніж самі мікроорганізми.
Крім чисто теоретичної цінності дослідження, вперше виявив бактерицидні властивості як чорного кремнію, так і гідрофільних абіогенних поверхонь взагалі, автори заявляють про його суттєвої практичної значимості: чорний кремній досить легко отримувати у великих кількостях вже сьогодні, благо методи його виробництва широко застосовуються в електронній промисловості. Що ще важливіше, вбивчий ефект поверхонь не залежить від їх складу, і, крім монокристалічного кремнію, подібним чином можна структурувати покриття чи не з будь-якого матеріалу, використовуючи їх у лікарнях і медустановах для стерильних приміщень і профілактики внутрішньолікарняних інфекцій. Наскільки це важливо, пояснювати нікому не треба, тому що в тих же США чи Росії від подібних інфекцій щорічно гине кілька десятків тисяч чоловік. Просто тому, що вони опинилися в лікарні не в той час і не в тому місці, а не з причини своєї хвороби.
Окремо варто зауважити, що широке впровадження подібних поверхонь навряд чи буде супроводжуватися появою стійких до них мікроорганізмів, як це, на жаль, відбувається з антибіотиками. Крім нехімічної природи такого впливу, різко відрізняється від механізмів роботи антибіотиків, в цьому переконує і те, що крила бабок, існуючі сотні мільйонів років, все ще залишаються цілком смертельними для бактерій.
Звіт про дослідження опублікований в журналі Nature Communications (доступний повний текст).
Цікавий факт
Відповідно до постанови містечка Атланта, штат Джорджія, «смердючі люди» не повинні їздити в громадському транспорті.