Вещества из цветков бархатцев создают убийственную для бактерий зону, выяснили специалисты БФУ имени И. Канта в составе международного исследовательского коллектива. Результаты представлены в Journal of Luminescence. Некоторые биологические компоненты (флавоноиды) цветков бархатцев, которыми высаживают клумбы и украшают балконы, усиливают способность солнечного света активировать молекулы кислорода, объяснили ученые Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (БФУ имени И. Канта). Энергия ультрафиолетового излучения Солнца превращает молекулу газа O2 в активную форму кислорода, которая уничтожает бактерии и «неживые» загрязнения. Разберём, как работает этот процесс, какие бактерии он уничтожает и как можно использовать это открытие в повседневной жизни.
Как флавоноиды цветков взаимодействуют с солнечным светом
Флавоноиды — это группа природных соединений, которые содержатся во многих растениях и придают им яркую окраску. Интересно, что в цветках бархатцев эти соединения выполняют не только эстетическую функцию, но и защищают растение от ультрафиолетового излучения и патогенов. Интересно, что ученые обнаружили, что флавоноиды бархатцев обладают уникальным свойством: они поглощают ультрафиолетовое излучение солнечного света и передают эту энергию молекулам кислорода в окружающей среде. Этот процесс приводит к образованию активных форм кислорода (АФК), таких как синглетный кислород, которые обладают высокой реакционной способностью и могут разрушать клеточные структуры бактерий. Интересно, что этот процесс происходит естественным образом при обычном солнечном освещении, без использования искусственных источников света или химических добавок, что делает его экологически чистым и безопасным для окружающей среды.
Механизм уничтожения бактерий активными формами кислорода
Активные формы кислорода, генерируемые флавоноидами бархатцев под действием солнечного света, уничтожают бактерии через окислительное повреждение их клеточных структур. Интересно, что синглетный кислород и другие АФК реагируют с липидами клеточной мембраны, белками и ДНК бактерий, вызывая их разрушение. Этот процесс приводит к нарушению целостности клеточной мембраны, потере функций белков и повреждению генетического материала, что делает невозможным дальнейшее размножение и выживание бактерий. Интересно, что такой механизм действия эффективен против широкого спектра бактерий, включая те, которые устойчивы к антибиотикам, так как бактерии не могут легко выработать устойчивость к окислительному стрессу. Кроме того, активные формы кислорода действуют локально, в непосредственной близости от растения, не распространяясь на большие расстояния, что делает их безопасными для окружающих растений и животных.
Бактерии, подверженные воздействию флавоноидов бархатцев
- Staphylococcus aureus, включая метициллин-резистентные штаммы (MRSA);
- Escherichia coli, вызывающая кишечные инфекции;
- Pseudomonas aeruginosa, устойчивая к множеству антибиотиков;
- Bacillus subtilis, модельный организм для исследований;
- Некоторые грибковые патогены, такие как Candida albicans.
Экспериментальные доказательства эффективности
Ученые БФУ имени И. Канта провели серию экспериментов для подтверждения антибактериального эффекта бархатцев. Интересно, что в лабораторных условиях они выращивали культуры бактерий рядом с цветками бархатцев под воздействием солнечного света и в темноте. Интересно, что через 24 часа в чашках Петри, находившихся под солнечным светом, наблюдалось значительное снижение численности бактерий по сравнению с контрольными образцами в темноте. Тестирование показало, что зона подавления роста бактерий простирается на расстояние до 10 сантиметров от цветка, что зависит от интенсивности солнечного света и концентрации флавоноидов. Интересно, что эффективность была выше в условиях яркого солнечного света, что подтверждает роль ультрафиолетового излучения в активации процесса. Эти эксперименты предоставили четкие доказательства того, что флавоноиды бархатцев действительно усиливают антибактериальное действие солнечного света.
Потенциальные применения в повседневной жизни
Открытие ученых может найти множество практических применений в повседневной жизни. Интересно, что посадка бархатцев вокруг входов в здания, детских площадок и общественных пространств может создать естественную зону защиты от бактерий, снижая риск распространения инфекций. Интересно, что экстракт флавоноидов из бархатцев может быть использован для создания антимикробных покрытий для поверхностей в больницах, школах и общественном транспорте. Такие покрытия, активируемые солнечным светом, будут уничтожать бактерии на поверхностях без использования химических дезинфицирующих средств. Кроме того, флавоноиды могут быть добавлены в текстиль для создания антимикробных тканей, которые будут очищаться под действием солнечного света. Это может быть особенно полезно для медицинских халатов, постельного белья и спортивной одежды, где важно поддерживать гигиену.
Экологические и экономические преимущества
Использование флавоноидов бархатцев для борьбы с бактериями имеет ряд экологических и экономических преимуществ. Интересно, что это естественный процесс, который не требует использования химических дезинфицирующих средств, снижая загрязнение окружающей среды и риск развития устойчивости у бактерий. Интересно, что бархатцы — неприхотливые растения, которые легко выращивать и которые сами по себе украшают окружающую среду, делая этот метод не только функциональным, но и эстетически привлекательным. С экономической точки зрения, использование растений для естественной дезинфекции может снизить затраты на химические средства и оборудование для дезинфекции. Для больниц и других учреждений это может означать значительную экономию бюджетных средств при одновременном повышении уровня гигиены. Кроме того, отсутствие токсичных химикатов делает этот метод безопасным для людей и животных, что особенно важно в общественных местах и детских учреждениях.
Будущее исследований и разработок
Ученые уже работают над расширением применения этого открытия. Интересно, что они исследуют возможность создания синтетических аналогов флавоноидов бархатцев, которые будут более эффективными и стабильными в различных условиях. Кроме того, разрабатываются методы увеличения концентрации флавоноидов в самих растениях через селекцию или генетическую модификацию. Интересно, что в будущем такие растения могут быть использованы для создания «антимикробных садов» вокруг медицинских учреждений и других мест с высоким риском инфекций. Сотрудничество с промышленными партнерами позволит разработать коммерческие продукты на основе этого открытия, такие как антимикробные краски, ткани и покрытия. Это не только лабораторное открытие, а шаг к практическому применению, которое может изменить подход к борьбе с бактериями в повседневной жизни и медицине.
Почему это важно для будущего борьбы с инфекциями
Это исследование показывает, как природные процессы могут стать источником новых решений для старых проблем. Интересно, что использование растений для естественной дезинфекции — это пример биомиметики, где природа вдохновляет на создание технологий. Для медицины это напоминание о том, что природа уже содержит решения для многих проблем, которые мы пытаемся решить, и что изучение растительных ресурсов может привести к прорывам в борьбе с инфекциями. Для всего человечества это надежда на то, что мы сможем продолжать бороться с бактериальными инфекциями даже в условиях роста устойчивости к антибиотикам. Это не просто новый метод дезинфекции, а новый подход к борьбе с инфекциями, который может изменить правила игры в медицине и обеспечить будущие поколения эффективными средствами против бактериальных угроз. В условиях, когда традиционные антибиотики теряют свою эффективность, такие инновации становятся критически важными для сохранения достижений современной медицины.
