Med hjälp av kvanttekniker har forskare lyckats öka effektiviteten för antibiotika många gånger, vilket kommer att hjälpa läkarna att hantera det viktigaste problemet under 2000-talet - bakteriell resistens mot läkemedel.
Kvantprickar är de minsta fragmenten av ledare eller halvledare vars laddningsbärare (dvs. elektroner) är begränsade i rymden i alla tre dimensioner. I detta fall måste storleken på en sådan partikel vara så liten att kvanteffekterna är åtminstone något signifikanta. Forskare använder dem istället för färgämnen i olika experiment relaterade till fotoelektronik för att spåra vägarna för läkemedel och andra molekyler i kroppen. Det visade sig att potentialen för kvantprickar inte är uttömd av detta: forskare har hittat nya applikationer för dem och tydligen kommer detta att vara ett allvarligt steg i kampen mot läkemedelsresistenta patogener och infektioner som de orsakar.
Antibiotika och kvantteknologier: vetenskaplig syntes
I en ny studie har antibiotika utrustade med en experimentell version av kvantprickar visat sig vara 1000 (!) Gånger effektivare i kampen mot bakterier än deras "vanliga" versioner. Prickbredden motsvarar en DNA-sträng, som bara är 3 nm i diameter. De tillverkades av kadmiumtellurid, en stabil kristallin förening som ofta används i fotovoltaik. Elektronerna i kvantprickar reagerar på grönt ljus med en viss frekvens, vilket får dem att binda till syremolekyler i kroppen och bilda superoxid. Bakterierna som absorberar den kan inte motstå antibiotika - efter en sådan "lunch" störs deras inre kemi helt.
Teamet av forskare blandade olika antal kvantprickar med olika koncentrationer av var och en av de fem antibiotika för att skapa ett brett utbud av prov för testning. De tillsatte sedan dessa prover till fem stammar av läkemedelsresistenta bakterier, inklusive den meticillinresistenta Staphylococcus aureus, även känd som MRSA. I 480 test med olika kombinationer av kvantprickar, antibiotika och bakterier kunde mer än 75% av kvantprickprover hämma bakterietillväxt och till och med döda bakterier helt med lägre doser antibiotika.
Antibiotikaresistens: 21-talets plåga
Kampanjvideo:
Enligt Världshälsoorganisationen (WHO) är antibiotikaresistens ett av de största hoten mot livsmedelssäkerhet, hälsa och utveckling i världen. Det kan påverka vem som helst i vilket land som helst: infektioner som var lätta att behandla tidigare (som gonoré, lunginflammation och tuberkulos) blir alltmer resistenta mot antibiotika under åren och är därför svårare att hantera. Förutom de uppenbara hälsoriskerna och ännu högre dödlighetsnivåer har antibiotikaresistens inverkan på ekonomin eftersom det ökar medicinska kostnader och ökar längden på sjukhusvistelse. Och även om utvecklingen av motståndskraft är en naturlig evolutionär process, lyckas människor förvärra den ännu mer. Till exempel missbruk och ofta användning av antibiotika hos människor,och hos djur påskyndas det kraftigt denna process.
Endast i USA lider minst 2 000 000 människor varje år av ökat antibiotikaresistens. Om detta inte förändras kommer antibiotikaresistens att döda mer än 10 miljoner människor år 2050! Därför arbetar forskare runt om i världen för att påverka denna trend på olika sätt. Vissa använder CRISPR för att direkt angripa bakterier, medan andra letar efter sätt att bekämpa svampinfektioner. Forskare försöker till och med hantera själva mekanismen för uppkomst av resistens och beröva bakterier deras största fördel.
Slutsats
Naturligtvis är användningen av kvantpunkter också svårigheter. En av dem är ljus, som aktiverar processen: den ska inte bara ha en källa, utan också strålningen i sig lyser bara genom några millimeter kött. Därför är användningen av kvantterapi just nu effektiv endast för att lösa ytliga problem. Ändå kan detta problem kringgås på ett mycket elegant sätt: teamet arbetar redan med att skapa nanopartiklar som reagerar på infrarött ljus - det passerar genom hela kroppen och kan användas för att behandla jämna infektioner, vars fokus ligger djupt i mjuka och benvävnader.
Vasily Makarov
