С помощта на квантовите технологии учените успяват многократно да увеличат ефективността на антибиотиците, което ще помогне на лекарите да се справят с най-важния проблем на 21-ви век - бактериалната резистентност към лекарствата.
Квантовите точки са най-малките фрагменти от проводници или полупроводници, чиито носители на заряд (т.е. електрони) са ограничени в пространството и в трите измерения. В този случай размерът на такава частица трябва да бъде толкова малък, че квантовите ефекти да са поне донякъде значими. Учените ги използват вместо багрила в различни експерименти, свързани с фотоелектрониката, за да проследят пътищата на движение на лекарства и други молекули в тялото. Оказа се, че потенциалът на квантовите точки не се изчерпва с това: изследователите са открили нови приложения за тях и, очевидно, това ще бъде сериозна стъпка в борбата срещу патогените, резистентни към лекарства, и инфекциите, които те причиняват.
Антибиотици и квантови технологии: научен синтез
В ново проучване антибиотиците, оборудвани с експериментална версия на квантови точки, се оказват 1000 (!) Пъти по-ефективни в борбата с бактериите, отколкото техните "редовни" версии. Ширината на точката е еквивалентна на нишка на ДНК, която е с диаметър само 3 nm. Те са направени от кадмий телурид, стабилно кристално съединение, често използвано във фотоволтаиците. Електроните в квантовите точки реагират на зелена светлина с определена честота, което ги кара да се свързват с кислородни молекули в тялото и да образуват супероксид. Бактериите, които го абсорбират, не могат да устоят на антибиотиците - след такъв "обяд" вътрешната им химия е напълно нарушена.
Екипът от учени смеси различни количества квантови точки с различни концентрации на всеки от петте антибиотици, за да създаде широк спектър от проби за тестване. След това те добавиха тези проби към пет щама на резистентни към лекарства бактерии, включително метицилин-резистентния Staphylococcus aureus, известен също като MRSA. В 480 теста с различни комбинации от квантови точки, антибиотици и бактерии повече от 75% от квантовите проби бяха в състояние да инхибират растежа на бактериите и дори напълно да убият бактериите с по-ниски дози антибиотици.
Антибиотична резистентност: бичът на 21 век
Промоционално видео:
Според Световната здравна организация (СЗО) антибиотичната резистентност е една от най-големите заплахи за продоволствената сигурност, здравето и развитието в света. Той може да засегне всеки в която и да е държава: Инфекциите, които в миналото са били лесни за лечение (като гонорея, пневмония и туберкулоза), стават все по-устойчиви на антибиотици с течение на годините и затова са по-трудни за справяне. В допълнение към очевидните рискове за здравето и още по-високата смъртност, антибиотичната резистентност оказва влияние върху икономиката, тъй като увеличава медицинските разходи и увеличава продължителността на болничния престой. И въпреки че развитието на устойчивостта е естествен еволюционен процес, хората успяват да го влошат още повече. Например злоупотребата и честата употреба на антибиотици при хора,и при животните рязко ускорява този процес.
Само в САЩ поне 2 000 000 души страдат от повишена резистентност към антибиотици. Ако това не се промени, антибиотичната резистентност ще убие повече от 10 милиона души до 2050 г.! Следователно изследователи по целия свят работят, за да повлияят на тази тенденция по различни начини. Някои използват CRISPR за директна атака на бактериални агенти, докато други търсят начини за борба с гъбичните инфекции. Учените дори се опитват да се справят със самия механизъм на появата на резистентност и лишават бактериите от основното им предимство.
заключение
Разбира се, използването на квантови точки също е изпълнено с трудности. Една от тях е светлината, която активира процеса: тя трябва да има не само източник, но и самото излъчване да свети само през няколко милиметра плът. Следователно в момента използването на квантова терапия е наистина ефективно само за решаване на повърхностни проблеми. Въпреки това, този проблем може да бъде заобиколен по много елегантен начин: екипът вече работи по създаването на наночастици, които реагират на инфрачервена светлина - той преминава през цялото тяло и може да се използва за лечение дори на инфекции, огнищата на които лежат дълбоко в меките и костните тъкани.
Василий Макаров