Биофизик РУДН смоделировал воздействие антисептиков на оболочку бактерий

Биофизик РУДН смоделировал воздействие антисептиков на оболочку бактерий

Биофизик РУДН построил компьютерную модель, которая показывает, как заряженные антисептики влияют на бактериальную оболочку. Оказалось, что предыдущие представления о механизме действия антисептиков не вполне верны — сами по себе антисептики не разрушают мембрану бактерии, а только вызывают изменения в ее структуре. Это ослабляет бактерию и приводит к ее гибели под действием внешних факторов.

Антисептики — препараты, которые нарушают внутренние процессы или внешние структуры патогенных микроорганизмов и тем самым приводят к их гибели. Например, спирт ломает важные строительные и регуляторные элементы бактерий и вирусов. Некоторые антисептики разрушают целостность бактериальной оболочки. Такие вещества эффективны против широкого спектра патогенных микроорганизмов, но конкретный механизм действия подобных антисептиков детально еще не изучен. Известны только общие особенности, например, что повреждения в оболочке бактерий получаются за счет того, что в молекулах антисептика есть электрически заряженные частицы. Биофизики создали компьютерную модель бактериальной оболочки и выяснили, как именно эти антисептики разрушают бактерии. Результаты помогут справиться с устойчивостью микроорганизмов к антисептикам

«Ряд микробных патогенов, особенно связанных с внутрибольничными инфекциями, проявляют устойчивость к антисептикам. Понимание физических основ взаимодействия антисептиков и микроорганизмов жизненно важно для их эффективного использования и разработки более эффективных соединений», — говорит доктор физико-математических наук Илья Коваленко.

Биофизики построили модель бактериальной мембраны и «поместили» на нее молекулы четырех антисептиков — мирамистина, хлоргексидина, пиклоксидина и октенидина. Все они относятся к катионным антисептикам, то есть их молекулы несут положительный заряд. Предполагается, что он и разрушает мембрану бактерии. Однако, к удивлению исследователей, антисептики лишь незначительно изменили структуру мембраны, но не вызвали повреждения. Разрушения оболочки не происходило даже при увеличении концентрации антисептика с 1/24 до 1/4 по отношению к количеству липидов мембраны.

Разрушение мембраны произошло, только когда биофизики добавили в модель внешнее электрическое поле напряженностью 150 милливольт на нанометр. Мембрана начала перестраиваться, и вокруг молекул антисептика образовались поры. В эти изначально небольшие дырочки проникла вода — она расширила отверстия и «разодрала» мембрану. Такой эффект стал возможен благодаря тому, что около положительно заряженного антисептика мембрана стала тоньше — незаряженные молекулы мембраны стремились от него оттолкнуться. Неровность оболочки сделала ее уязвимее к внешним факторам и в конечном счете привела к гибели клетки.

«Мы исследовали взаимодействие нескольких заряженных антисептиков с модельной бактериальной мембраной и выяснили, что ключевым фактором формирования пор служат перестройки оболочки в обязательном присутствии электрического поля. Мы надеемся, что полученная модель поможет спрогнозировать влияние как известных, так и недавно открытых антисептиков на различные микроорганизмы», — Илья Коваленко.

Результаты опубликованы в The Journal of Physical Chemistry.
Статья в Indicator.ru

Новости
Все новости
Наука
16 апреля
Почвоведы РУДН выяснили, что для горожан «зеленые» окраины могут быть опаснее загрязненного центра

Почвоведы РУДН показали, что традиционный подход к мониторингу загрязнения почв в мегаполисах не показывает реальные риски для горожан — он не учитывает способность самих почв выступать в качестве барьеров. На примере Москвы почвоведы показали, что наиболее опасными для горожан могут быть не только центральные районы с большим загрязнением, но и рекреационные лесопарковые зоны, где барьерные функции почвы слабее, и она не может справиться даже со слабым загрязнением.

Наука
15 апреля
Химик РУДН предложил медный катализатор для синтеза биологически активных веществ

Химик РУДН применил медный комплекс как катализатор для клик-реакции, в которой получаются биологически активные триазолы — их используют, например, для лечения грибка, в синтезе фарм препаратов, а также в химии полимеров. Катализатор не только в несколько раз повысил скорость реакции, но и позволил провести ее при комнатной температуре и без использования основания и растворителей. Эффективность реакции при этом оказалась почти стопроцентной, без побочных продуктов. Также был изучен детально механизм реакции, и показано, что он отличается от общепринятого.

Наука
12 апреля
Ученые РУДН выяснили, как снизить стоимость перелетов к спутникам

В Инженерной академии РУДН создали алгоритм, который с высокой точностью оценивает траекторию перелета к спутникам. Разработка позволит сэкономить на обслуживании низкоорбитальных спутников и на расчистке космического пространства от мусора.