(Phys.org) —Inspirerad av vingstrukturen hos en liten fluga, en NPL-ledd forskargrupp utvecklade nanomönstrade ytor som motstår bakteriell vidhäftning samtidigt som de stöder tillväxten av mänskliga celler.

Spridningen av antimikrobiell resistens med uppkomsten av "superbuggar" som motstår även "sista utväg" antibiotika har fått Världshälsoorganisationen (WHO) att formellt ta itu med problemet med en oönskad era efter antibiotika.

Antibiotika är kemikalier som är selektivt giftiga för bakterier. Resistenta bakterier kan bryta ner antibiotika för att göra dem mindre toxiska eller förändra de platser som de binder till för att avleda antibakteriell verkan. I det här ljuset, det blir tydligt att det är en lång och kanske aldrig sinande resa att nå en subtil balans mellan antibiotika och infektioner som kräver sökandet efter alternativa tillvägagångssätt.

Transplantationsmedicin, sårläkning och transplantatkirurgi har särskilt stränga krav på infektionsfri cell- och vävnadstillväxt. Uppmuntrande, metoder för att stödja detta är inte begränsade till användning av antibiotika. En anmärkningsvärd lösning tillhandahålls av en osannolik källa - cikaden.

Vingarna på denna lilla fluga uppvisar bakteriedödande pelarstrukturer i nanoskala. Var och en av dessa pelare är en gädda på flera tiotals nanometer i diameter och är skild från andra gäddor med jämna nanometerintervall. Tätt packad på vingytorna, dessa pelare ordnas i nanopatroner som genomborrar membranen hos bakterieceller vid kontakt, slita sönder bakterier.

Inspirerad av detta exempel, ett forskarlag från NPL och School of Oral and Dental Sciences vid University of Bristol konstruerade biokompatibla ytor som uppvisar nanotrådarrayer. Var och en av dessa nanotrådar, på ett liknande sätt som cikadans nanopelare, fungerar som ett litet spjut som tränger igenom bakterieceller och orsakar deras läckage och död. Anmärkningsvärt, dock, och till skillnad från cikadavingar, dessa substrat är också kapabla att styra mänskliga celler att växa och föröka sig.

Ting Diu, en doktorand som arbetade med projektet, publiceras i NPG:s Vetenskapliga rapporter den här månaden, sade:"Biokompatibla material saknar ytan som kan styra celler på ett specifikt sätt. Ytorna vi konstruerade fungerar som självdekontaminerande sköldar som kan sortera mänskliga celler, som de stöder, från bakterier, som de motsätter sig. På grund av dessa egenskaper kan vår logik anpassas för en mängd olika biomedicinska implantat, antifouling-ytor eller biosensorer."

Det introducerade konceptet lovar kliniskt relevanta material genom att erbjuda en fysisk logik för antimikrobiell verkan. I markant kontrast till de biokemiska mekanismerna för antibiotika, som är föremål för förvärvat motstånd, fysiska mekanismer är ospecifika, och kan inte vändas eller ändras, ta itu med bakterieceller som helhet.