Фотоэлектрическая природа антибактериальной активности нанокомпозита ZnO/CuO

В работе проведено исследование антибактериальных свойств пленок ZnO/CuO, активируемых при освещении светодиодной лампой со спектром излучения, близким к естественному солнечному свету, на примере антибиотико-резистентной бактериальной культуры S.aureus. Антибактериальные свойства пленок связаны с фотоиндуцированной электропорацией клеток вследствие возникновения разности потенциалов между полупроводниковыми наночастицами $n$-типа ZnO и $p$-типа CuO с локальным увеличением напряженности поля до величины ${\sim}\,1\cdot10^4\,$В/см, достаточной для протекания необратимой электропорации. Экспонирование приводит к снижению бактериальной обсемененности со значения $8\times10^8\,$КОЕ/мл до $0$. Спектры комбинационного рассеяния света до и после экспонирования были проанализированы с помощью расчета параметров спектральных пиков, соответствующих молекулярным колебаниям в нуклеиновых кислотах, клеточной мембране и белках. Было обнаружено исчезновение или деградация пиков, иллюстрирующих колебания A, G в нуклеиновых кислотах, нарушение вторичной структуры белков и появление разупорядоченных форм амида I, а также возникновение разупорядоченности цепочек липидов в мембране и разрушение N-ацетилмурамовой кислоты и N-ацетилглюкозамина, входящих в состав клеточной стенки грамположительных микроорганизмов, что свидетельствует о разрушении клеточной стенки и необратимых разрушениях внутренней структуры клеток.