La protecció antibacteriana de la superfície d’ales de la cigala Psaltoda claripennis

Biofísica: En les modelitzacions de diversos processos biològics, les explicacions suposadament físiques són transformades després en explicacions químiques. Per exemple, si en un moment previ se suposa que tal substància actua sobre el sistema nerviós amb una acció física com ara la desestabilització de les membranes neuronals, després apareix una recerca que troba un receptor concret, i l’explicació física és substituïda per una explicació química (la interacció substància-receptor). Les interpretacions mecanicistes, per dir-ho així, es pleguen i deixen pas a les explicació quimicistes. El procés, en certa manera, es tanca en tant que les interaccions químiques depenen d’unes interaccions mecàniques entre substàncies específiques. Tot plegat explica perquè la biofísica apareix sovint com la germana pobra de la bioquímica. Des del Biophysical Journal, però, se’ns informa continuadament de la importància de les interaccions mecàniques en fenòmens biològics. Un últim exemple d’això el tenim en una recerca que mostra com una superfície anatòmica pot tindre propietats bactericides sense emprar cap substància específica (antibiòtics, defensines, etc.) sinó únicament d’acord amb el seu patró nanostructural. L’estudi, que tracta sobre la protecció antibacteriana de la superfície de les ales de la cigala australiana de Clanger (Psaltoda claripennis), ha estat coordinat per Elena P. Ivanova, de la Universitat Swinburne de Hawthorn (Victoria, Austràlia) i ha comptat amb la participació de destacats membres del Departament d’Enginyeria Química de la Universitat Rovira i Virgili. No cal dir de la rellevància d’investigacions com aquest en la construcció de nanomaterials amb activitat biològica.

Un nanopatró antibacterià

Quan s’observa al microscopi electrònic, la superfície de les ales de Psaltoda claripennis és recoberta per una estructura hexagonal d’una mena de nanopil·lars. Aquests nanopil·lars acaben en punxa i tenen unes dimensions similars a les de la cèl·lula bacteriana típica. Diverses evidències assenyalaven el caràcter antibacterià d’aquestes estructures. Una primera hipòtesi, la més senzilla de totes, hauria suposat que les nanopunxes foradarien les parets cel·lulars de qualsevol bacteri que s’hi diposités. Una segona hipòtesi, més bioquímica, hauria pensat potser en alguna mena de “defensina”, és a dir de substàncies antibacterianes que fossin secretades per aquestes estructures. La primera hipòtesi trontolla pel fet que no s’ha pogut ni descobrir ni dissenyar cap superfície que mati bacteris pel simple contacte físic.

Els investigadors mostren, però, que els nanopil·lars tenen una autèntica capacitat bactericida per raons purament mecàniques. Però no es tracta que els nanopil·lars punxin els bacteris. La cosa és més complexa. Per simplificar, es pot dir que els bacteris fixats entre els nanopil·lars són sotmesos a forces d’estirament.

Entre els experiments realitzats per Pogodin et al. hi ha la comparació de la susceptibilitat dels bacteris a aquests nanopil·lars en funció de la rigidesa de la paret bacteriana. Per obtindre bacteris amb diferents nivells de rigidesa, els investigadors sotmeteren diferents cultius bacterians a una irradiació de microones de diferent intensitat. Els bacteris més rígids eren capaços de sobreviure millor en contacte amb la superfície que els bacteris més flexibles. La rigidesa atenuaria, doncs, l’efecte d’estirament fet pels nanopil·lars.

Les raons evolutives d’aquesta protecció antibacteriana

Les ales constitueixen una bona part de la superfície corporal d’insectes com a Psaltoda claripennis. La cutícula de les ales, a més, és més prima que en la d’altres regions del cos. Tot plegat fa de les ales una important porta d’entrada de microoganismes. L’adquisició de superfícies alars que disminueixen la possibilitat d’adhesió bacteriana i, encara més, que tinguin un efecte bactericida, confereixen un avantatge selectiu.

Nanostructures bactericides per a superfícies antibacterianes

Dos dels autors de la recerca, Sergey Pogodin i Vladimir A. Baulin, són membres del Departament d’Enginyeria Química de l’URV (Baulin té una plaça de l’Institut Català de Recerca i Estudis Avançats, ICREA). Els altres autors són de Hawthorn, uns de la Facultat de Ciències de la Vida (Jafar Hasan, Hayden K. Webb, Vi Khahn Truong, The Hong Pong Nguyen, Veselin Boshkovikj, Russell J. Crawford) i del Centre d’Astrofísica i Supercomputació (Christopher J. Fluke). Gregory S. i Jolanta A. Watson són del Centre de Biodescoberta i Desenvolupament Molecular de Terapèutic de l’Escola de Biologia Tropical i Marina de la James Cook University (Townsville, Queensland).

Aquesta és la primera estructura de la qual es descriu una activitat bacteriana per mecanismes purament físics. L’avantatge d’una superfície bactericida passiva consisteix en poder prescindir de substàncies químiques per a aquestes finalitats.

Lligams:

Biophysical Model of Bacterial Cell Interactions with Nanopatterned Cicada Wing Surfaces. Sergey Pogodin, Jafar Hasan, Vladimir A. Baulin, Hayden K. Webb, Vi Khanh Truong, The Hong Phong Nguyen, Veselin Boshkovikj, Christopher J. Fluke, Gregory S. Watson, Jolanta A. Watson, Russell J. Crawford and Elena P. Ivanova.

Insect wings shred bacteria to pieces. Trevor Quirk. Nature News. L’article conté valuoses representacions tridimensionals

Aquesta entrada ha esta publicada en 3. La Vida. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada