Att hitta alternativ till antibiotika är en av de största utmaningarna som forskarvärlden står inför. Bakterier blir alltmer resistenta mot dessa läkemedel, och detta motstånd leder till att fler än 25 dör, 000 runt om i världen. Nu, ett tvärvetenskapligt team av forskare från Universitat Rovira i Virgili, universitetet i Grenoble (Frankrike), University of Saarland (Tyskland) och RMIT University (Australien) har upptäckt att den mekaniska deformationen av bakterier är en giftig mekanism som kan döda bakterier med guld nanopartiklar. Resultaten av denna forskning har publicerats i tidskriften Avancerade material och är ett genombrott i forskarnas förståelse av nanopartiklars antibakteriella effekter och deras ansträngningar att hitta nya material med bakteriedödande egenskaper.

Sedan det antika Egyptens tider, guld har använts i en rad medicinska tillämpningar och, på senare tid, när det gäller att diagnostisera och behandla sjukdomar som cancer. Detta beror på det faktum att guld är ett kemiskt inert material, det är, den reagerar eller förändras inte när den kommer i kontakt med en organism. Bland det vetenskapliga samfundet, nanopartiklar är kända för sin förmåga att synliggöra tumörer och för sina tillämpningar inom nanomedicin.

Denna nya forskning visar att dessa kemiskt inerta nanopartiklar kan döda bakterier tack vare en fysisk mekanism som deformerar cellväggen. För att visa detta, forskarna har syntetiserat guldnanopartiklar i laboratoriet i form av en nästan perfekt sfär och andra i form av stjärnor, alla mäter 100 nanometer (8 gånger tunnare än ett hårstrå). Gruppen analyserade hur dessa partiklar interagerar med levande bakterier. "Vi upptäcker att bakterierna blir deformerade och töms som en boll som släpper ut luften innan de dör i närvaro av dessa nanopartiklar, " förklarade Vladimir Baulin, forskare vid Institutionen för kemiteknik vid URV. Forskarna säger att bakterierna verkar ha dött efter en massiv läcka, "som om cellväggen spontant exploderat."

Forskarna trodde att en fysisk mekanism kan vara ansvarig för bakteriernas död. Följaktligen, de genomförde en numerisk simulering för att analysera hur ett homogent lager av individuella nanopartiklar skulle kunna anbringa tillräckligt med mekanisk spänning på bakteriens cellvägg så att det slutar med att det till synes går sönder genom att sträcka sig, som en ballong som blåses upp från olika ställen tills den exploderar.

För att bekräfta denna hypotes, forskarna skapade en artificiell modell av ett bakteriellt cellmembran för att utvärdera dess svar när det kom i kontakt med 100 nm guld nanopartiklarna. "Vi upptäckte att modellen spontant drog ihop sig tills den kollapsade helt, vilket bevisar hypotesen att nanopartiklar applicerar en mekanisk sträckning på bakteriens cellmembran, ", hävdade Baulin.