Учёные раскрыли структуру бактериальных биоплёнок с помощью автоматизированной микроскопии
Художественное изображение сканирования биоплёнки атомно-силовым микроскопом. Автор: Адам Малин/ORNL, Министерство энергетики США
Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) Министерства энергетики США совершили прорыв в атомно-силовой микроскопии (АСМ), расширив её возможности для изучения биологических структур. Традиционно АСМ, называемый «микроскопом, который ощупывает поверхность», позволяет исследовать объекты с нанометровым разрешением, но имеет ограниченное поле зрения.
Учёные из Центра нанофазных материалов ORNL разработали автоматизированную платформу для крупномасштабной АСМ. Применив её к изучению бактериальных биоплёнок — устойчивых микробных сообществ, — они смогли объединить детальное наблюдение отдельных элементов с общей картиной их организации. Результаты опубликованы в журнале npj Biofilms and Microbiomes.
«В исследованиях биоплёнок мы часто видели деревья, но не лес. С помощью АСМ мы могли изучать отдельные бактериальные клетки, но не их организацию в сообщества», — пояснил Рубен Миллан-Солсона, соавтор исследования.
Ключевым нововведением стало сочетание АСМ с машинным обучением. Это позволило проанализировать более 19 000 отдельных клеток и выявить их организацию в соты, соединённые жгутиками. Такие структуры, вероятно, укрепляют биоплёнку.
Исследователи также изучили влияние наноструктурированных поверхностей на формирование биоплёнок. Это открывает перспективы для создания антибактериальных покрытий.
Работа поддержана инициативой BRaVe, направленной на изучение взаимодействий живых систем с материалами.
«Наши инструменты помогают понять, как организмы взаимодействуют с материалами, что важно для медицины, пищевой безопасности и экологии», — отметил Скотт Реттерер, руководитель проекта.
Подробнее: Ruben Millan-Solsona et al, Analysis of biofilm assembly by large area automated AFM, npj Biofilms and Microbiomes (2025). DOI: 10.1038/s41522-025-00704-y
0 комментариев