Шведские учёные из Технологического университета Чалмерса совершили прорыв в борьбе с бактериальными колониями, предложив принципиально новый подход к защите поверхностей от микробного заражения. В отличие от традиционных методов, опирающихся на антибиотики или токсичные металлы, исследователи разработали технологию, уничтожающую бактерии механическим способом — ещё до того, как они успеют сформировать устойчивую биоплёнку.
В основе инновации — металлоорганические каркасные структуры (МОК), материал, удостоенный Нобелевской премии по химии в 2025 году. Хотя МОК давно привлекают внимание учёных, команда Чалмерса впервые применила их для создания наноструктур с острыми выступами, напоминающими микроскопические шипы. Эти структуры выращиваются слоями, формируя поверхность, способную физически прокалывать бактериальные клетки при контакте.
Проблема биоплёнок, представляющих собой слизистые колонии бактерий, актуальна для многих сфер. Они оседают на медицинских имплантатах и катетерах, провоцируя внутрибольничные инфекции, покрывают корпуса судов, снижая их энергоэффективность, забивают промышленные трубопроводы, вынуждая использовать агрессивные химикаты для очистки. Традиционные антимикробные покрытия, содержащие ионы металлов или биоцидные соединения, несут риски: от развития антибиотикорезистентности до экологического ущерба.
Ключевой вызов при создании покрытия заключался в точном расчёте расстояния между наношипами. Как пояснил доктор Чжэцзянь Цао, ведущий автор исследования, избыточный зазор позволял бактериям закрепиться на поверхности, а чрезмерное сближение снижало пробивную силу структур — аналогично тому, как человек может лежать на гвоздях без травм, если они расположены слишком плотно. Только строго выверенная геометрия обеспечивала летальный для микробов эффект.
Важное преимущество технологии — её экологичность и безопасность. В отличие от предшествующих разработок с МОК, метод не требует высвобождения химических веществ или ионов металлов. Действие основано исключительно на физическом разрушении клеток, что исключает риск формирования устойчивых штаммов бактерий.
Практические перспективы метода выглядят многообещающе. По словам соавтора исследования Ларса Орстрёма, специалиста по МОК, покрытие можно наносить при относительно низких температурах, что делает его совместимым с термочувствительными полимерами, включая переработанные пластики. Это открывает возможности для массового производства: от медицинских устройств до морских судов и промышленных систем.
Учёные подчёркивают, что их разработка способна кардинально изменить подход к профилактике инфекций. В условиях глобального роста антибиотикорезистентности механические антибактериальные поверхности становятся не просто альтернативой, а необходимостью. Технология обещает снизить зависимость от биоцидных красок в судостроении, минимизировать риски госпитальных заражений и повысить надёжность инфраструктурных объектов — всё это без вреда для окружающей среды и без угрозы формирования супербактерий.