Wirusy z "magnetycznym wspomagaczem" atakują patogeny z biofilmu

| Ciekawostki
Courtesy of the Alvarez Group

Klastry magnetycznych nanocząstek z bakteriofagami docierają do bakterii z biofilmów, które zanieczyszczają i niszczą sieć wodociągową. Na pomysł nowego rozwiązania wpadli naukowcy z Rice University i Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii.

Za pomocą słabego pola magnetycznego (660 gausów) klastry "przyciągano" do biofilmu. Bez związania z nanocząstkami fagi rozeszłyby się w roztworze i w dużej mierze nie spenetrowałyby biofilmu. Żyjące w nim bakterie mogłyby się więc rozwijać, a nawet korodować rury.

Pedro Alvarez, inżynier z Rice, i koledzy z Chin opracowali i testowali klastry unieruchamiające fagi. Za pomocą słabego pola magnetycznego naprowadzali je na cel.

Nowe podejście, powstałe na styku nanotechnologii i wirusologii, ma duży potencjał w zakresie zwalczania trudnych do wyeliminowania biofilmów. Nie powstają przy tym szkodliwe produkty uboczne dezynfekcji.

W pewnych miejscach, np. reaktorach fermentacji przemysłowej, biofilmy mogą być pożyteczne (chodzi m.in. o zwiększoną oporność na egzogenne stresy), ale w systemach dystrybucji i magazynowania wody są bardzo szkodliwe, bo stanowią schronienie dla patogenów i przyczyniają się do korozji [...] - wyjaśnia Pingfeng Yu.

Naukowcy posłużyli się poliwalentnymi fagami, czyli wirusami, które potrafią się związać z więcej niż jednym rodzajem bakterii. Celem PEL1 (z rodziny Podoviridae) miały być wyhodowane w laboratorium biofilmy z chorobotwórczym szczepem pałeczki okrężnicy (Escherichia coli) i szczepem pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa) podatnym na lekooporność.

Nanocząstki z tetratlenkutriżelaza powlekano chitozanem. Zabieg ten ułatwiał koniugację z fagami na drodze wiązania kowalencyjnego (powstawały PEL1–CS-Fe3O4). Fagi PEL-1 łączyły się z klastrami "główką do przodu", dzięki czemu eksponowany był ich zdolny do infekowani bakterii ogonek.

By wprowadzić klastry do biofilmu, naukowcy posłużyli się dość słabym polem magnetycznym. W porównaniu do szalki z samymi fagami, gdzie skuteczność wynosiła mniej niż 40%, klastry zwalczały ponad 90% E. coli i P. aeruginosa.

Autorzy publikacji z pisma Environmental Science: Nano podkreślają, że choć bakterie nadal mogą rozwinąć oporność na fagi, zdolność do szybkiego rozbijania biofilmów znacznie to utrudnia.

klastry nanocząstki bakteriofag PEL1 biofilm pałeczki okrężnicy E. coli tetratlenektriżelaza sieć wodociągowa Pedro Alvarez Pingfeng Yu