Як сині та зелені глини вбивають бактерії

З доісторичних часів люди використовували глини в лікувальних цілях. Вживаючи її в їжу, замочуючи в грязьовій ванні або використовуючи її для зупинки кровотеч із ран, глина вже давно є частиною підтримки здоров’я людей. Деякі глини також були виявлені із здатністю вбивати мікроби, але як ця робота залишається незрозумілою.

Нове відкриття вчених Університету штату Арізона показує, як два конкретні металеві елементи в потрібних сортах глини можуть вбивати клопітні бактерії, які заражають людей і тварин.

"Ми думаємо про цей механізм, як про атаку Троянського коня в Стародавній Греції", - сказала Лінда Вільямс, вчений-глиняний мінерал Школи досліджень Землі та космосу (SESE). "Два елементи в глині працюють у тандемі, щоб знищити бактерії".

Вона пояснила: "Один металевий елемент - хімічно відновлене залізо, яке в невеликих кількостях необхідне бактеріальній клітині для харчування - обманює клітину відкрити її стінку. Потім інший елемент - алюміній - підтримує клітинну стінку, відкриваючи потік заліза, який потрапляє в клітину. Це надлишок заліза потім отруює клітину, вбиваючи її в міру окислення відновленого заліза ".

"Це як забити цвях у труну мертвих бактерій", - сказав Кіт Моррісон, колишній докторант Вільямса, який зараз перебуває в Національній лабораторії Лоуренса Лівермора.

Моррісон є головним автором статті, що повідомляє про відкриття, яка була опублікована 8 січня в Nature Scientific Reports. Третім автором статті є Раджєєв Місра, професор мікробіології в Школі наук про життя АСУ (SOLS). Робота Моррісона в лабораторії Місри дала уявлення про механізм, за допомогою якого глини працюють на знищення бактерій. І SESE, і SOLS є підрозділами університетського коледжу вільних мистецтв і наук.

Важливою частиною розслідування було використання NanoSIMS ASU, яке є частиною Вторинного іонного центру масової спектрометрії, що підтримується Національним науковим фондом. Дослідження також скористалося різноманітними електронними мікроскопами та рентгенівським обладнанням у Центрі твердотільних наук ЛеРоя Айрінга.

Французька зелена глина веде до орегонської блакитної глини

Випадкове виявлення лікарської глини з Європи привернуло увагу Вільямс і вивело її на шлях. Французький меценат із клінічним досвідом роботи в Африці розповів їй про конкретну глину зеленого відтінку, знайдену біля будинку дитинства мецената у Франції. Філантроп Лайн Брюне де Курсу взяла зразки глини в Африку, де вона задокументувала лікування її виразкою Бурулі, шкірною хворобою, що харчується тілом, у пацієнтів африканської країни Кот-д'Івуар (Кот-д'Івуар).

Вільямс намагався знайти місце покладу зеленої глини, яке було в центральному регіоні французького масиву. Коли пошук виявився невдалим, вона почала систематично тестувати глини, що продаються в Інтернеті як "цілющі глини".

Випробувавши десятки зразків, Вільямс та її команда виявили глину синього кольору з Орегонських каскадів, яка виявилася дуже антибактеріальною. Дослідження, про які повідомляється в статті, показують, що воно працює проти широкого спектру патогенів людини, включаючи стійкі до антибіотиків штами, такі як метицилін-стійкий золотистий стафілокок (MRSA).

Колір глин відображає їх походження, сказав Вільямс. Зелень і синь антибактеріальних глин походять від того, що вони мають високий вміст хімічно відновленого заліза (Fe2 +), на відміну від окисленого заліза (Fe3 +), що дає знайоме червоне забарвлення іржі (Fe-оксид), часто асоційоване з багатьма глинами. Відновлені глини поширені в багатьох частинах світу, як правило, утворюються в шарах вулканічного попелу, коли гірські породи змінюються водою, яка не має кисню і багата воднем.

"Новизна цього дослідження двояка: виявлення природного середовища утворення глин, токсичних для бактерій, і те, як хімія цих глин атакує та знищує бактерії", - сказала Енрікета Баррера, директор програми Національного наукового фонду. Відділ наук про Землю, який фінансував дослідження.

Оскільки синіх і зелених глин у природі багато, за словами Вільямса, це відкриття того, як діє їх антибактеріальна дія, повинно призвести до альтернативних способів лікування інфекцій та захворювань, які стійкі і важко виліковуються за допомогою антибіотиків.

Вільямс сказав: "Відкриття того, як природні глини вбивають людські патогени, може призвести до нового економічного використання таких глин, а також до нових конструкцій ліків".