گروهی از محققان ایتالیایی برای اولین بار نشان داده‌اند که یک بستر نانوساختاری بسیار منظم از طلا به‌تنهایی می‌تواند نقش مهمی در تعیین پاسخ زیستی اُرگانیسم‌ها ایفا کند.
اثر توپوگرافی نانومقیاس بر چسبندگی باکتری‌ها روی سطح
یکی از راهبردهای اصلی زنده ماندن باکتری‌ها، تجمع آنها روی یک سطح و تشکیل یک فیلم زیستی است که در یک بستر پلی‌ساکاریدی ژل‌مانند قرار گرفته است. برعکس سامانه‌های پلانکتونی و یا شناور، این جمعیت باکتریایی چسبنده یک سامانه حمایت از بقای عالی به‌شمار می‌رود.
این فیلم باکتریایی در مقابل بسیاری از عوامل ضدباکتری یا ابزارهای بازدارنده رشد باکتری‌ها (bacteriostatic)) همچون آنتی‌بیوتیک‌ها، تابش ماورای بنفش، ضدعفونی‌کننده‌ها و همچنین حرارت مقاوم است. به همین دلیل بسیاری از ابزارهای کاشتنی پزشکی در معرض عفونت‌های شدید قرار دارند و در این حالت، تنها راه درمان این عفونت‌ها خارج کردن قطعه کاشتنی از درون بدن است.
طراحی مواد زیستی که دارای خاصیت ضدباکتری و خودپاک‌کنندگی باشند، گزینه مناسبی برای حل این مشکل به‌شمار می‌رود. یکی از ویژگی‌های اصلی این ماده باید جلوگیری از یکی از مهم‌ترین مراحل تشکیل فیلم زیستی، یعنی چسبیدن باکتری‌ها به سطح باشد.
حال گروهی از محققان مرکز نانوفناوری زیست‌مولکولی در موسسه فناوری ایتالیا برای اولین بار نشان داده‌اند که یک بستر نانوساختاری بسیار منظم از طلا می‌تواند به‌تنهایی نقش مهمی در تعیین پاسخ زیستی اُرگانیسم مدل که در اینجا باکتری Escherichia coli است، ایفا کند. آنها با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ الکترونی روبشی دریافتند که این باکتری زمان چسبیدن به بستر نانوساختاری طلا متحمل تغییر مورفولوژیکی مهمی می‌شود که از دست دادن fimbriae است. Fimbriae اندام‌های چسبندگی بازومانندی هستند که باکتری را قادر می‌سازند به سلول‌های بافت میزبان چسبیده و موجب ایجاد بیماری شوند. به‌علاوه، حضور این اندام‌ها برای اتصال باکتری‌ها به سطوح غیرزنده و آغاز تشکیل فیلم زیستی ضروری است. از سوی دیگر، باکتری‌های E. Coli که روی اسلایدهای شیشه‌ای معمولی یا فیلم‌های صاف طلا می‌چسبند، به طور معمول fimbriae را تولید می‌کنند.
این پژوهشگران نشان داده‌اند که بسترهای نانوساختاری طلا منجر به یک سوئیچ ژنتیکی fimbrial در اپرون fimbrial می‌شوند: جهت‌گیری اپرون fimbrial باکتری‌هایی که روی سطح رشد می‌کنند، در حالت «روشن» قرار دارد. این وضعیت امکان ایجاد کپی RNA از تمام زیرواحدهای fimbrial را فراهم می‌آورد. جهت‌گیری اپرون fimbrial باکتری‌هایی که روی سطوح نانوساختاری طلا می‌چسبند، در حالت «خاموش» قرار می‌گیرد که در این حالت امکان ایجاد کپی RNA از زیرواحدهای fimbrial وجود ندارد.
جزئیات این کار پژوهشی در مجله ACS Nano منتشر شده است.
