Магнитные наночастицы с бактериофагами уничтожают биоплёнки в системах очистки воды

Учёные из Университета Райса и Китайского университета науки и технологий разработали кластеры магнитных наночастиц, способные проникать сквозь биоплёнки для уничтожения бактерий, загрязняющих системы водоочистки.

Наночастицы, созданные в рамках инженерно-исследовательского центра NEWT, служат носителями для бактериофагов — вирусов, избирательно поражающих бактерии. Магнитное нацеливание позволяет доставлять фаги к микроорганизмам, которые обычно устойчивы к химической дезинфекции.

Без магнитного носителя фаги рассеиваются в растворе, не проникают в биоплёнки, что позволяет бактериям размножаться и вызывать коррозию металла — дорогостоящую проблему для систем водораспределения.

Исследователи иммобилизовали фаги на кластерах из оксида железа, углерода и серы, модифицированных аминогруппами. Покрытие заставляло фаги связываться с кластером «головой», оставляя инфекционные «хвосты» свободными для атаки бактерий. Слабое магнитное поле направляло кластеры внутрь биоплёнок.

«Этот новый подход, возникающий на стыке нанотехнологий и вирусологии, обладает большим потенциалом для эффективной обработки трудноудаляемых биоплёнок без образования вредных побочных продуктов дезинфекции», — отметил руководитель исследования Педро Альварес.

В экспериментах использовали поливалентные фаги, атакующие несколько типов бактерий, против штаммов Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa в лабораторных биоплёнках.

Результаты показали, что наночастицы с фагами уничтожили около 90% бактерий в биоплёнке в 96-луночном планшете. Для сравнения, фаги без носителя справились менее чем с 40%.

Учёные признают, что бактерии могут развивать устойчивость к фагам, но быстрое разрушение биоплёнок затрудняет этот процесс. В лаборатории уже работают над созданием «коктейлей» из нескольких типов фагов и/или антибиотиков в комбинации с частицами, чтобы подавить резистентность.