2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
स्पैनिश भौतिकविदों ने परमाणु बल माइक्रोस्कोप की सुई का उपयोग करके एस्चेरिचिया कोलाई की कोशिका भित्ति को तोड़ने में कामयाबी हासिल की। टूटने के लिए, 20 से अधिक नैनोन्यूटन के बल की आवश्यकता थी, जो पिछले अनुमानों से अधिक है। इसके अलावा, यह पता चला कि बेसिलस के कोशिका विभाजन को रोकने के लिए हल्का दबाव पर्याप्त है। एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेसेस पत्रिका में प्रकाशित एक लेख में, वैज्ञानिकों ने इस तरह के मैकेनो-जीवाणुनाशक प्रभाव को प्राप्त करने के लिए समाधान में विस्तारित कोलाइडल नैनोकणों का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया है।
हाल के वर्षों में, बैक्टीरिया पारंपरिक रासायनिक एंटीबायोटिक दवाओं के लिए बढ़ती गति के साथ अनुकूलन कर रहे हैं, जिसके बाद बाद वाले ने काम करना बंद कर दिया है (हम पहले से ही "एक सुंदर युग का अंत" सामग्री में आधुनिक एंटीबायोटिक दवाओं और बहु-प्रतिरोधी बैक्टीरिया की समस्याओं के बारे में विस्तार से लिख चुके हैं। ")। केवल एक चीज जिससे बैक्टीरिया बचाव नहीं कर सकते, वह है कोशिका झिल्ली का यांत्रिक टूटना। वैज्ञानिकों ने प्रकृति में इस प्रभाव की खोज की है (उदाहरण के लिए, एक ड्रैगनफ्लाई के पंख पर) और टाइटेनियम या कार्बन सामग्री से बने छड़ के साथ कोलाइडल नैनोकणों या सतहों के रूप में मैकेनो-जीवाणुनाशक नैनोस्ट्रक्चर बनाना शुरू कर दिया है।
कोशिका भित्ति के इस तरह के विनाश का तंत्र पूरी तरह से समझा नहीं गया है, हालांकि वैज्ञानिकों ने पहले ही इसे परमाणु बल माइक्रोस्कोप के माध्यम से देखा है और इसे अनुकरण करने की कोशिश की है। उदाहरण के लिए, भौतिकविदों ने पहले से ही ग्राम-नकारात्मक जीवाणु साल्मोनेला टाइफिम्यूरियम की कोशिका की दीवार को परमाणु बल माइक्रोस्कोप की सुई से छेद दिया है - इसे तोड़ने के लिए एक या दो नैनोन्यूटन का बल लगा। हालांकि, वैज्ञानिकों ने देखा कि कोशिका झिल्ली में फॉस्फोलिपिड्स की पुनर्व्यवस्था के कारण कई पंचर के बाद भी कोशिका जीवित थी। इसके अलावा, एक परमाणु बल माइक्रोस्कोप की सुई के साथ एक जीवाणु और एक एकल-दीवार कार्बन नैनोट्यूब की बातचीत का अनुकरण किया गया था। एस्चेरिचिया कोलाई और बेसिलस सबटिलिस की सूखी कोशिकाओं के लिए, सेल की दीवार को तोड़ने के लिए बल दस नैनोन्यूटन से अधिक हो गया, जो कि एक नैनोट्यूब के एक जीवाणु के साथ एकल संपर्क द्वारा प्रदान नहीं किया जा सकता है, लेकिन उदाहरण के लिए, इसे नैनोट्यूब के माध्यम से निस्पंदन के दौरान प्राप्त किया जा सकता है। झिल्ली।
ई. कोलाई को भेदने के लिए आवश्यक बल स्थापित करने के लिए, क्रिस्टीना फ्लोर्स के नेतृत्व में मैड्रिड के स्वायत्त विश्वविद्यालय के स्पेनिश भौतिकविदों ने एक परमाणु बल माइक्रोस्कोप की सुई के साथ स्थिर कोशिकाओं पर दबाव डाला। प्रोपीडियम आयोडाइड के प्रतिदीप्ति का उपयोग करके सेल व्यवहार्यता की निगरानी की गई, जो डीएनए और आरएनए अणुओं के लिए बाध्य होने के बाद इसकी चमक को बढ़ाता है।
विसर्जन पर लागू बल की निर्भरता - नीले तीर कोशिका झिल्ली के टूटने की घटना का संकेत देते हैं
वैज्ञानिकों ने विभिन्न शक्तियों के साथ कोशिका भित्ति पर दबाव डाला और टूटने की जगह पर यांत्रिक गुणों में तेज बदलाव देखा (कोशिका की दीवार के बाद, सुई कोशिका कोशिका द्रव्य से पर्याप्त प्रतिरोध को पूरा नहीं करती थी)। टूटना ३७३ नैनोमीटर की गहराई पर २० नैनोन्यूटन के बल पर हुआ, जो ई. कोलाई के व्यास का लगभग आधा है।
35 नैनोन्यूटन के लागू बल के साथ समय के साथ प्रतिदीप्ति में परिवर्तन, इनसेट में - सुई के प्रवेश से पहले (ऊपर) और बाद में (नीचे) मानचित्रण
५० नैनोन्यूटन के लागू बल के साथ समय के साथ प्रतिदीप्ति परिवर्तन, सुई के प्रवेश से पहले (ऊपर) और बाद में (नीचे) इनसेट - मानचित्रण
वायरस के साथ प्रयोगों के विपरीत, ई. कोलाई में, वैज्ञानिकों ने कोशिका की दीवार के पंचर और प्रोपीडियम आयोडाइड के प्रतिदीप्ति में वृद्धि के बीच कुछ सेकंड की देरी पाई। यह जांचने के लिए कि क्या सुई स्वयं कोशिका में प्रवेश में हस्तक्षेप करती है, भौतिकविदों ने सुई को ई। कोलाई में पांच से दस सेकंड के लिए छोड़ दिया - सुई को बाहर निकालने के बाद ही पदार्थ का प्रवेश शुरू हुआ। यह व्यवहार न केवल सुई के साथ छेद के रुकावट के साथ जुड़ा हो सकता है, बल्कि क्षतिग्रस्त बैक्टीरिया के माध्यम से प्रोपीडियम आयोडाइड के अधिक जटिल प्रसार के साथ भी जुड़ा हो सकता है।
सुई पथ को अवरुद्ध करते समय प्रतिदीप्ति में वृद्धि में देरी
इसके बाद, वैज्ञानिकों ने न्यूनतम प्रोटीन प्रणाली की दोलन अवधि पर अलग-अलग बल के साथ दबाव के दौरान कोशिका की शारीरिक स्थिति का पालन किया, जो विभाजन के दौरान कोशिका भित्ति की स्थिति को निर्धारित करता है, जो सीधे इसकी सामान्य स्थिति से संबंधित है। दबाने से पहले, दोलन की अवधि 63 सेकंड थी, पांच नैनोन्यूटन के बल के साथ कमजोर दबाव के साथ, अवधि थोड़ी बढ़ गई, और 45 नैनोन्यूटन के बल के साथ, दोलन पूरी तरह से बंद हो गए। यह उल्लेखनीय है कि दो नैनोन्यूटन के बल के साथ लगातार दबाव के साथ, प्रोटीन प्रणाली के कंपन भी बंद हो जाते हैं, हालांकि कोशिका झिल्ली का विनाश नहीं होता है।
ऊपर - प्रोटीन प्रणाली मिन के प्रतिदीप्ति में उतार-चढ़ाव। धराशायी लाल रेखा पाँच नैनोन्यूटन के एक छोटे बल का अनुप्रयोग है, सीधी लाल रेखा एक बड़े बल का अनुप्रयोग है, जिसके बाद दोलन समाप्त हो गए। पंचर नमूने के किमोग्राम के नीचे (पी) और नियंत्रण (सी)
सेल के टूटने के बिना सुई के साथ लगातार कमजोर प्रभाव से न्यूनतम प्रणाली भी बाधित होती है
लेखकों ने निष्कर्ष निकाला कि ई. कोलाई की कोशिका झिल्ली को नष्ट करने के लिए इसे छेदना आवश्यक नहीं है: आप बस इसे कई बार दबा सकते हैं और जीवाणु अभी भी कार्य करना बंद कर देगा। इसलिए, ऐसे यांत्रिक-जीवाणुनाशक प्रभाव के लिए, उदाहरण के लिए, कोलाइडल लम्बी नैनोकण उपयुक्त हैं, जो घोल की पूरी मात्रा में घूम सकते हैं और बार-बार बैक्टीरिया की दीवारों पर दबा सकते हैं।
पारंपरिक रासायनिक एंटीबायोटिक दवाओं का क्षेत्र भी विकसित हो रहा है: एक महीने पहले, अमेरिकी वैज्ञानिकों ने एक नई दवा प्रस्तुत की जो प्रतिरोध का कारण नहीं बनती है। SCH-79797 पदार्थ की क्रिया के दोहरे तंत्र के कारण बैक्टीरिया प्रतिरोध विकसित नहीं कर सका - यह तुरंत कोशिका झिल्ली और फोलेट चयापचय को प्रभावित करता है।
