Созданы новые подложки для культивирования клеток на основе анодного глинозема

Наноструктурированные поверхности из глинозема, которые обладают сильными антибактериальными свойствами, но при этом могут использоваться для культивирования клеток, создали исследователи из Токийского столичного университета.

Они обнаружили, что поверхности анодно-пористого глинозема (anodic porous alumina — APA), приготовленные с помощью электрохимии в концентрированной серной кислоте, обладают беспрецедентной устойчивостью к росту бактерий, но при этом не препятствуют культивированию клеток. Технология команды обещает оказать большое влияние на регенеративную медицину, где высококачественные клеточные культуры без бактериального загрязнения можно будет производить без применения антибиотиков.

Результаты опубликованы в издании Langmuir.

Поверхности, устойчивые к бактериальному заражению, играют важную роль в здравоохранении и нашей повседневной жизни. Хотя этого можно добиться с помощью мощных антибиотиков и химикатов, это влечет за собой негативное воздействие на окружающую среду, угрозу здоровью, а также потенциальное появление опасных штаммов, устойчивых к антибиотикам. Нам нужны альтернативные способы борьбы с распространением бактериальных патогенов.

Именно здесь на помощь приходят наноструктурированные поверхности. В начале 2010-х годов было показано, что естественно сформированные наноструктуры на крыльях цикад и стрекоз могут противостоять бактериальному заражению. Эти структуры повреждают клеточную мембрану бактериальных клеток и не дают им распространяться. Поэтому ученые занялись поиском способов дешевого производства искусственных поверхностей, которые могли бы достичь того же эффекта.

Группа исследователей под руководством профессора Такаши Янагишиты из Токийского столичного университета изучила возможность использования анодно-пористого глинозема. Когда полированные алюминиевые поверхности погружаются в электрохимическую ячейку при определенных условиях, поверхность покрывается упорядоченным массивом пористых столбиков глинозема (оксида алюминия). Эти иглоподобные столбики имеют оптимальный размер, чтобы быть смертельно опасными для бактерий, что делает поверхность антибактериальной.

Теперь команда усовершенствовала свой рецепт, обнаружив, что поверхности APA, приготовленные в концентрированной серной кислоте, обладают антибактериальными свойствами, значительно превосходящими существующие поверхности. Очень важно, что поверхности не представляют опасности для биологических клеток, культивируемых на них. В обычных культурах клеток для предотвращения бактериального заражения в культуральную среду добавляют антибиотики. Их основной недостаток заключается в том, что они бесполезны против бактерий, устойчивых к антибиотикам; более того, их чрезмерное использование может привести к появлению более устойчивых штаммов. С поверхностями APA дело обстоит иначе. Культуры можно спокойно выращивать без добавок антибиотиков.

Открытие команды — хорошая новость для регенеративной медицины, где клетки культивируются в лаборатории, прежде чем их вводят пациенту для лечения повреждений тканей и органов. Любая бактерия, попавшая в клетки, может привести к тяжелым последствиям для больных пациентов: обычно для этого требуются специализированные и дорогостоящие стерильные условия. Команда считает, что их новые субстраты могут позволить культивировать клетки без антибиотиков в более широком диапазоне условий, что может произвести революцию в масштабах лечения пациентов, а также в методах проведения научных экспериментов.

Ранее ученые сообщили, что углеродные нанотрубки способны удвоить рост клеточных культур.

На фото: наноструктурированные поверхности противостоят росту бактерий, но позволяют культивировать клетки. Источник: Tokyo Metropolitan University.

11.01.2025