Оренбургский государственный университет

Альтернативные физико-химические методы инактивации патогенных микроорганизмов

Проект № FSGU-2023-0003

Руководитель — Летута С.Н.

Отчет за 2023 год

Основной задачей проекта базовой части государственного задания на проведение научно-исследовательских работ является поиск и обоснование эффективных физико-химических механизмов поражения патогенных микроорганизмов в жидких средах и биопленках. Прикладная значимость проекта состоит в разработке способов инактивации бактерий, к которым штаммы, резистентные к антибиотикам, не смогут выработать иммунитет.

На первом этапе работы решена задача увеличения проницаемости мембран клеток (на примере грамотрицательных бактерий Pseudomonas aeruginosa) для фотосенсибилизаторов (ФС), наночастиц (НЧ) и макромолекул после механического воздействия акустических ударных волн (в отличие от известного действия ультразвука на клетки, вызываемого теплом и кавитацией). Под воздействием ударных волн происходит пермеабилизация мембран бактерий, повышается вероятность проникновения эритрозина внутрь клеток, что сопровождается резким повышением эффективности фотодинамического действия на микроорганизмы. Разрушительное действие ударных волн на биопленки сводится к дезорганизации структуры микробной биопленки, повышению ее проницаемости для ФС и НЧ с последующим фотодинамическим воздействием на бактерии.

Изучены конформационные изменения макромолекул полиэлектролитов на поверхности заряженных металлических вытянутых и сплюснутых НЧ под действием переменных электрических полей. Предложена аналитическая форма модели квазиравновесной конформационной структуры звеньев гауссовой цепи полиэлектролита, адсорбированного на наносфероиде с относительно низкой электрической проводимостью (нелегированный полупроводник), поляризующемся во внешнем гармонически изменяющемся квазистатическом электрическом поле с частотой, существенно меньшей плазменной частоты материала наночастицы.

Для перспективных исследований синтезированы и морфологически проанализированы (методом атомно-силовой микроскопии) эллипсоидальные НЧ гематита, покрытые золотой оболочкой и сферические НЧ магнетита.