Ein weiterer Grund, Zikaden zu lieben: Eine neue Studie hat ergeben, dass winzige Strukturen auf Zikadenflügeln Bakterien auf physikalische und nicht chemische Weise abtöten können.
Es war ein lauter Sommer in Teilen der östlichen USA, in dem 17-jährige periodische Zikaden in großer Zahl zum Züchten aufgetaucht sind. Die meisten von ihnen sollten Anfang bis Mitte Juli verschwunden sein. Wenn Sie es noch nicht getan haben, gibt es hier einen weiteren Grund, Zikaden zu lieben. Eine 2013 veröffentlichte Studie in Biophysical Journal hat herausgefunden, dass Zikadenflügel mit komplizierten nanopillarförmigen Strukturen bedeckt sind, die in der Lage sind, Bakterien durch physikalische und nicht chemische Mittel abzutöten. Diese Nanotechnologie-Forschung inspiriert neue Ideen für umweltfreundliche antibakterielle Produkte.
Wissenschaftler haben entdeckt, dass die Flügeloberfläche der Clanger-Zikade (Psaltoda claripennis) ist nicht flach. Stattdessen ist es mit Tausenden von Säulen bedeckt, die etwa 200 Nanometer hoch sind (ein Nanometer ist eine Milliarde Mal kleiner als ein Meter).Wenn bestimmte Arten von Krankheiten, die Bakterien verursachen, auf dem Flügel einer Zikade landen, werden sie von den Nanopillars getötet.
Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat gerade eine Studie über Clanger-Zikadenflügel abgeschlossen und festgestellt, dass sie Bakterien auf physikalische und nicht chemische Weise abtöteten. Wenn ein Bakterium auf den Nanopillen landet - die Säulen sind viel kleiner als Bakterienzellen -, reißt die Bakterienmembran nach ihrem Modell in die Zwischenräume zwischen den Säulen.
Eine Bakterienzelle auf der Oberfläche eines Zikadenflügels. Das Bild wurde freundlicherweise von der Swinburne University of Technology zur Verfügung gestellt.
Schauen Sie sich diese Animation hier an, um den bakterientötenden Zikadenflügel in Aktion zu sehen.
Während grampositive Bakterien mit starren Membranen gegen die tödlichen Auswirkungen des Zikadenflügels resistent zu sein scheinen, sind gramnegative Bakterien mit elastischeren Membranen empfängliche Daten. Als die Wissenschaftler grampositive Bakterien in der Mikrowelle einwirken ließen, um ihre Membranen elastischer zu machen, wurden diese Bakterien auch anfällig für die tödlichen Auswirkungen des Zikadenflügels. Arten von Bakterien, von denen bekannt ist, dass sie in ihrem natürlichen Zustand (d. H. Nicht mikrowellengeeignetem Zustand) empfindlich sind, umfassen Escherichia coli, die eine Lebensmittelvergiftung verursachen können, und Pseudomonas aeruginosa, die Ohrenentzündungen verursachen können.
Laut von Nature News befragten Wissenschaftlern könnten Materialien zur Abtötung von Bakterien ohne umweltschädliche Chemikalien nützlich sein, um sie beispielsweise auf Geländern in öffentlichen Umgebungen zu verwenden, in denen sich Krankheiten ausbreiten können. Da viele der an Lebensmittelvergiftungen beteiligten Bakterien (z. E coli, Salmonellen, Campylobacter) sind gramnegative Bakterien mit weniger starren Membranen, von Zikadenflügeln inspirierte Schneidbretter und Arbeitsplatten, die für mich sinnvoll sind.
Sergey Pogodin, Erstautor der Studie, war zum Zeitpunkt der Durchführung dieser Studie Doktorand und Forscher an der Universität Rovira I Virgili in Spanien. Die Hauptautorin Elena Ivanova ist Wissenschaftlerin an der Swinburne University in Australien.
Der Co-Autor Gregory Watson, ein Wissenschaftler der James Cook University in Australien, kommentierte die Ergebnisse in einer Pressemitteilung. Er sagte:
Die Resistenz gegen Antibiotika ist aufgrund der schwerwiegenden Folgen für die öffentliche Gesundheit eine weltweite Herausforderung. Natürliche biologische Oberflächen wie Insektenflügel bieten uns eine aufregende Gelegenheit für Vorlagen, mit denen wir eine breite Palette neuartiger antibakterieller Materialien für industrielle und insbesondere biomedizinische Anwendungen entwickeln können.
Sowohl Gregory Watson als auch Jolanta Watson, ein weiterer Mitautor der neuen Studie, interessierten sich vor einigen Jahren für die Untersuchung der antibakteriellen Eigenschaften von Zikadenflügeln beim Wandern. Sie bemerkten, dass sich die Flügel toter Zikaden auf dem Boden nicht im gleichen Maße zersetzten wie andere Teile der Insekten. Diese Beobachtung hat zu mehreren Studien über die bemerkenswerten Eigenschaften von nicht nur Zikadenflügeln, sondern auch von Flügeln anderer Insekten geführt.
Eine Zikade. Bildnachweis: Lee Ruk über Flickr.
Die neue Studie wurde zum Teil vom Advanced Manufacturing Cooperative Research Center finanziert. Weitere Mitautoren der Studie waren Jafar Hasan, Wladimir Baulin, Hayden Webb, Vi Khanh Truong, Hong Phong Nguyen, Veselin Boshkovikj, Christopher Fluke und Russell Crawford.
Fazit: Eine 2013 veröffentlichte Studie in Biophysical Journal hat herausgefunden, dass Zikadenflügel mit komplizierten nanopillarförmigen Strukturen bedeckt sind, die in der Lage sind, Bakterien mit physikalischen und nicht chemischen Mitteln abzutöten. Diese Nanotechnologie-Forschung inspiriert neue Ideen für umweltfreundliche antibakterielle Produkte.
Dieser Artikel wurde am 24. Juni 2013 aktualisiert, um weitere Mitautoren der Studie einzubeziehen.
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