Сотрудники Оренбургского университета проверили, как будут действовать на бактерий различные углеродные наночастицы. Выяснилось, что нанотрубки подавляют рост бактерий тем эффективнее, чем хуже они очищены, а к фуллеренам бактерии равнодушны, если только фуллерен не модифицирован аминными группами.

Сегодня на рынке существует более 1800 разновидностей наноматериалов. Их широкое применение, скорее всего, приведет к загрязнению ими природных экосистем и среды обитания человека. Физико-химические свойства наночастиц отличаются от таковых у крупных кристаллов, а их взаимодействие с живыми системами практически не изучено. В работе, выполненной сотрудниками Оренбургского государственного университета под руководством Дмитрия Дерябина, исследовалось воздействие различных углеродных наночастиц на бактерию Escherichia coli (кишечная палочка). Исследование будет опубликовано в 11-12 номере журнала «Российские нанотехнологии».

В эксперименте 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 группе.

Авторы 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 уплощенные фрагменты, свободные от клеточного содержимого. Авторы 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 исследователи 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 обладало высоким сродством к клеточной стенке бактерии: около 97% наночастиц связывались с ней, и только 3% 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% бактерий по сравнению с контрольной группой.