AdFM: Сгруппировавшиеся фаги стали еще эффективнее бить бактерий

Неожиданный результат при подготовке образцов для микроскопа получили исследователи из Университета Макмастера, которые работают с бактериофагами. Они обнаружили, что фаги соединились в трехмерные фигуры, похожие на подсолнухи, диаметром около 0,2 мм.

Эта структура, созданная природой, оказалась в 100 раз эффективнее несвязанных фагов в поиске бактерий.

Исследователи обнаружили, что создание сложных структур вирусов может помочь в обнаружении и лечении многих заболеваний. Для этого не нужно использовать синтетические материалы и процессы.

Открытие было случайным, но интересным. Исследователь Лэй Тянь и его коллеги обрабатывали образцы фагов не типичными способами — с помощью температур или растворителей, которые убивают вирусы. Они использовали углекислый газ под высоким давлением. Сейчас Лэй Тянь является главным исследователем в Юго-Восточном университете (Китай), а тогда был аспирантом, а затем постдоком в Макмастере.

Ученые были поражены тем, как вирусы сгруппировались после обработки.

Исследователи пытались защитить структуру полезного вируса и столкнулись с технической проблемой. В результате они получили удивительную природную структуру.

С помощью Канадского центра электронной микроскопии в Макмастере ученые получили изображения образований и два года изучали процесс их создания. Они выяснили, как новые структуры могут быть полезны в науке и медицине.

Тохид Дидар, инженер-механик и автор статьи, назвал это открытие случайным.

Когда ученые увидели полученные структуры, они очень удивились. Два года потребовалось, чтобы понять, как и почему это произошло. Теперь можно создавать подобные структуры из других материалов на основе белка.

Ученые из лаборатории Зейнаб Хоссейнидуст, инженера-химика и биомедика, добились успехов в изучении фагов. Они заставили вирусы соединяться между собой и образовывать гель. Это открывает новые возможности для применения фагов — например, для обнаружения и борьбы с инфекциями.

Ранее не удавалось придать материалу такую форму, как сейчас. Благодаря структуре, напоминающей цветы, материал приобрел глубину.

Хоссейнидуст говорит:

Мы создаем объекты вместе с природой.

Структуры, подобные этим, встречаются в природе повсеместно. На протяжении десятилетий они вдохновляли инженеров на создание подобных структур. Исследователи восхищаются тем, как фаги объединяются и принимают форму. Теперь, когда процесс успешно продублирован, они изучают способы использования этих свойств.

Фаговые структуры, похожие на цветы, в 100 раз лучше находят диффузные цели, чем их несвязанные собратья. Это доказали авторы исследования, смешав фаги с ферментами и использовав их для поиска бактерий Legionella в воде из градирен.

Бактериофаги могут быть использованы для лечения инфекций, так как их можно запрограммировать на поражение конкретных бактерий.

Работы в этой области прекратились после появления пенициллина, но устойчивость к противомикробным препаратам снижает эффективность существующих антибиотиков. Поэтому инженеры и ученые, включая исследователей из Макмастера, снова изучают бактериофагов.

Исследователи открыли процесс, который заставляет микроорганизмы соединяться в цветочные формы. Это может усилить их свойства для поиска и уничтожения бактерий, а также для использования в качестве строительных лесов для других микроорганизмов и материалов.

Хоссейнидуст считает, что природа очень могущественна и умна, и задача инженеров — изучить ее процессы, чтобы использовать их в своих целях.

Возможности безграничны, ведь теперь можно создавать структуры с помощью биологических строительных блоков.

Результаты опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.

21.10.2024