Het vinden van alternatieven voor antibiotica is een van de grootste uitdagingen voor de onderzoeksgemeenschap. Bacteriën zijn in toenemende mate resistent tegen deze medicijnen, en dit verzet leidt tot de dood van meer dan 25, 000 over de hele wereld. Nutsvoorzieningen, een multidisciplinair team van onderzoekers van de Universitat Rovira i Virgili, de Universiteit van Grenoble (Frankrijk), de Universiteit van Saarland (Duitsland) en RMIT University (Australië) hebben ontdekt dat de mechanische vervorming van bacteriën een toxisch mechanisme is dat bacteriën kan doden met gouden nanodeeltjes. De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen en zijn een doorbraak in het begrip van onderzoekers van de antibacteriële effecten van nanodeeltjes en hun inspanningen om nieuwe materialen met bactericide eigenschappen te vinden.

Sinds de tijd van het oude Egypte, goud is gebruikt in een reeks medische toepassingen en, recenter, zoals voor het diagnosticeren en behandelen van ziekten zoals kanker. Dit komt door het feit dat goud een chemisch inert materiaal is, dat is, het reageert of verandert niet wanneer het in contact komt met een organisme. Onder de wetenschappelijke gemeenschap, nanodeeltjes staan ​​bekend om hun vermogen om tumoren zichtbaar te maken en om hun toepassingen in de nanogeneeskunde.

Dit nieuwe onderzoek toont aan dat deze chemisch inerte nanodeeltjes bacteriën kunnen doden dankzij een fysiek mechanisme dat de celwand vervormt. Om dit aan te tonen, de onderzoekers hebben in het laboratorium gouden nanodeeltjes gesynthetiseerd in de vorm van een bijna perfecte bol en andere in de vorm van sterren, allemaal meten ze 100 nanometer (8 keer dunner dan een haar). De groep analyseerde hoe deze deeltjes interageren met levende bacteriën. "We ontdekken dat de bacteriën vervormd raken en leeglopen als een bal die de lucht laat ontsnappen voordat hij sterft in de aanwezigheid van deze nanodeeltjes, " legde Vladimir Baulin uit, onderzoeker bij de afdeling Chemische Technologie van de URV. De onderzoekers stellen dat de bacteriën lijken te zijn gestorven na een enorm lek, "alsof de celwand spontaan was ontploft."

De wetenschappers dachten dat een fysiek mechanisme verantwoordelijk zou kunnen zijn voor de dood van de bacteriën. Bijgevolg, ze voerden numerieke simulaties uit om te analyseren hoe een homogene laag van individuele nanodeeltjes voldoende mechanische spanning op de celwand van de bacteriën zou kunnen uitoefenen die het schijnbaar breekt door uit te rekken, als een ballon die vanaf verschillende punten wordt opgeblazen tot hij explodeert.

Om deze hypothese te bevestigen, de onderzoekers creëerden een kunstmatig model van een bacterieel celmembraan om de reactie te evalueren toen het in contact kwam met de 100 nm gouden nanodeeltjes. "We ontdekten dat het model spontaan samentrekt totdat het volledig instort, daarmee de hypothese bewijzend dat nanodeeltjes een mechanische rek uitoefenen op het celmembraan van de bacteriën, ’ stelt Baulin vast.