"Вооружённый" кислород уничтожает супербактерии
Нет никаких сомнений в том, что антибиотики сегодня спасают мир от смертельных инфекций, но, к сожалению, эта линия обороны человечества всё больше ослабевает. Происходит это из-за интенсивного использования антибиотиков в течение нескольких десятилетий. Чтобы не допустить будущего, в котором некогда рутинные медицинские процедуры снова станут опасными для жизни, необходимо разработать новые способы борьбы с бактериями, которые быстро вырабатывают устойчивость к имеющимся в арсенале врачей антибиотикам. Недавнее исследование показало, что против них может быть использован кислород, особые наночастицы и свет.
Если проблему оставить без должного внимания, то, как предполагают эксперты, в будущем супербактерии могут стать причиной до 10 миллионов смертей в год.
Специалисты разрабатывают новые антибиотики, но и они в конечном итоге потеряют свою силу, поскольку бактерии продолжают подстраивать свои геномы под "новые нужды". Некоторые учёные, не желая участвовать в безрезультативной, по их мнению, "гонке вооружений", обращаются к технологиям, к которым бактерии никогда не смогут выработать устойчивость, и создают новые поверхности и особое освещение. Первые не позволят закрепиться и, соответственно, вырасти колониям болезнетворных микроорганизмов, а свет будет уничтожать даже самые жизнестойкие бактерии.
В новой работе учёные Университета Цинциннати использовали для борьбы с супербактериями именно свет. Но вместо традиционного ультрафиолета исследователи применяли излучение с большей длиной волны для активации наночастиц, называемых фотосенсибилизаторами. Последние реагируют на свет, производя токсичную форму кислорода.
"Вместо того чтобы прибегать к антибиотикам, которые больше не работают против некоторых бактерий, например, метициллин-резистентного стафилококка, мы используем фотосенсибилизаторы, в основном молекулы красителей, которые "пробуждаются" при освещении", — говорит ведущий автор исследования Пэн Чжан (Peng Zhang).
Затем, продолжает учёный, фотосенсибилизаторы преобразуют кислород в активные формы, которые смертельно опасны для бактерий.
Принцип, описанный выше, не нов. Он был разработан несколько лет назад, но у него есть несколько серьёзных недостатков. Во-первых, наночастицы имеют тенденцию к распространению, что затрудняет возможность координировать их атаки. Также такие частицы являются гидрофобными, из-за чего их трудно использовать в жидкости. Между тем микроорганизмы, как правило, обитают во влажной среде или же и вовсе в воде и водоёмах.
Чтобы справиться с этой проблемой, учёные разработали гибридные частицы, сочетающие фотосенсибилизаторы с наночастицами благородного металла, покрытыми амфифильными полимерами. По словам авторов работы, металлы удерживают фотосенсибилизаторы вместе, позволяя им наносить удар по более локализованной области. Кроме того, металл помогает произвести более реактивные (а значит, агрессивные) формы кислорода.
При тестировании новой методики исследователи обнаружили, что новые частицы смогли уничтожить различные бактерии более эффективно в сравнении с препаратами, не содержащими металлы. А во время испытания методики на лабораторных образцах человеческих клеток кожи специалисты обнаружили, что клетки не повреждались. Иными словам, есть предпосылки к успешным испытаниям методики на людях.
Авторы разработки уже получили патент на спрей или гель, содержащий наночастицы. Его можно было бы наносить на медицинские поверхности и аппаратуру, после стерилизуя их голубым или красным светом.
Исследование было представлено на 256-м национальном собрании Американского химического сообщества.
Ранее генетики предложили отнять у бактерий способность развивать устойчивость к антибиотикам и не давать им обмениваться генами устойчивости к препаратам.