La bacteria Staphylococcus aureus ( S. aureus ) es una fuente común de infecciones que ocurren después de cirugías que involucran prótesis de articulaciones y válvulas cardíacas artificiales. El microorganismo en forma de uva se adhiere a los equipos médicos, y si se mete dentro del cuerpo, puede causar una enfermedad grave e incluso potencialmente mortal llamada infección por estafilococos. El reciente descubrimiento de cepas de S. aureus empeora las cosas.

Una infección por estafilococos no puede comenzar a menos que Estafilococo las células primero se adhieren a una superficie, sin embargo, razón por la cual los científicos están trabajando arduamente en la exploración de materiales resistentes a las bacterias como línea de defensa.

Esta investigación ahora se ha vuelto a nanoescala, gracias a un equipo de investigadores dirigido por científicos de Berkeley Lab. Ellos investigaron por primera vez, que individual S. aureus las células se adhieren a nanoestructuras metálicas de diversas formas y tamaños que no son mucho más grandes que las propias células.

Descubrieron que las tasas de adhesión y supervivencia bacterianas varían según la forma de la nanoestructura. Su trabajo podría conducir a una comprensión más matizada de lo que hace que una superficie sea menos atractiva para las bacterias.

"Al comprender las preferencias de las bacterias durante la adhesión, Los dispositivos de implantes médicos se pueden fabricar para contener características superficiales inmunes a la adhesión de bacterias, sin el requisito de modificaciones químicas, "dice Mohammad Mofrad, un científico de la facultad en la División de Biociencias Físicas de Berkeley Lab y un profesor de Bioingeniería e Ingeniería Mecánica en UC Berkeley.

Mofrad realizó la investigación con Zeinab Jahed de la División de Biociencias Físicas, el autor principal del estudio y estudiante de posgrado en el Laboratorio de Biomecánica Celular Molecular de UC Berkeley de Mofrad, en colaboración con científicos de la Universidad de Waterloo de Canadá.

Su investigación se publicó recientemente en línea en la revista Biomateriales .

Los científicos utilizaron por primera vez técnicas de galvanoplastia y litografía por haz de electrones para fabricar nanoestructuras de níquel de diversas formas. incluyendo pilares macizos, pilares ahuecados, pilares en forma de c, y columnas en forma de x. Estas características tienen diámetros exteriores tan pequeños como 220 nanómetros. También crearon nanoestructuras en forma de hongo con pequeños tallos y grandes voladizos.

Ellos introducieron S. aureus células a estas estructuras, le dio tiempo a las células para quedarse, y luego enjuagaron las estructuras con agua desionizada para eliminar todas las bacterias menos las más sólidamente unidas.

La microscopía electrónica de barrido reveló qué formas son las más efectivas para inhibir la adhesión bacteriana. Los científicos observaron tasas de supervivencia de bacterias más altas en los pilares de forma tubular, donde las células individuales estaban parcialmente incrustadas en los agujeros. A diferencia de, los pilares sin agujeros tuvieron las tasas de supervivencia más bajas.

Los científicos también encontraron que S. aureus las células pueden adherirse a una amplia gama de superficies. Las células no solo se adhieren a superficies horizontales, como se esperaba, pero a rasgos muy curvos, como las paredes laterales de los pilares. Las células también pueden suspender de los voladizos de nanoestructuras en forma de hongo.

"Las bacterias parecen sentir la nanotopografía de la superficie y forman adherencias más fuertes en nanoestructuras específicas, "dice Jahed.