Vedci dokázali pomocou kvantových technológií mnohokrát zvýšiť účinnosť antibiotík, čo lekárom pomôže vyrovnať sa s najdôležitejším problémom 21. storočia - bakteriálnou rezistenciou na drogy.
Kvantové bodky sú najmenšie fragmenty vodičov alebo polovodičov, ktorých nábojové nosiče (t. J. Elektróny) sú vo všetkých troch rozmeroch obmedzené priestorom. V takom prípade musí byť veľkosť takejto častice taká malá, aby kvantové účinky boli aspoň trochu významné. Vedci ich používajú namiesto farbív v rôznych experimentoch týkajúcich sa fotoelektroniky na sledovanie dráh pohybu liekov a iných molekúl v tele. Ukázalo sa, že to nevyčerpáva potenciál kvantových bodiek: vedci našli nové aplikácie pre nich, a bude to zrejme hlavný krok v boji proti patogénom rezistentným na drogy a infekciám, ktoré spôsobujú.
Antibiotiká a kvantové technológie: vedecká syntéza
V novej štúdii sa ukázalo, že antibiotiká vybavené experimentálnou verziou kvantových bodiek sú 1000 (!) Krát účinnejšie v boji proti baktériám ako ich „bežné“verzie. Šírka bodky je ekvivalentná vláknu DNA, ktoré má priemer iba 3 nm. Boli vyrobené z teluridu kadmia, stabilnej kryštalickej zlúčeniny, ktorá sa často používa vo fotovoltaike. Elektróny v kvantových bodkách reagujú na zelené svetlo určitej frekvencie, čo spôsobuje, že sa viažu na molekuly kyslíka v tele a vytvárajú superoxid. Baktérie, ktoré ho absorbujú, nemôžu odolávať antibiotikám - po takomto „obede“je ich vnútorná chémia úplne narušená.
Tím vedcov zmiešal rôzne počty kvantových bodov s rôznymi koncentráciami každého z piatich antibiotík, aby vytvoril širokú škálu vzoriek na testovanie. Tieto vzorky potom pridali do piatich kmeňov baktérií rezistentných na liečivá, vrátane meticilín-rezistentného Staphylococcus aureus, tiež známeho ako MRSA. V 480 testoch s rôznymi kombináciami kvantových bodiek, antibiotík a baktérií viac ako 75% vzoriek kvantových bodiek dokázalo inhibovať bakteriálny rast a dokonca úplne usmrtiť baktérie s nižšími dávkami antibiotík.
Antibiotická rezistencia: pohroma 21. storočia
Propagačné video:
Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) je rezistencia na antibiotiká jednou z najväčších hrozieb pre potravinovú bezpečnosť, zdravie a vývoj na svete. Môže mať vplyv na kohokoľvek v ktorejkoľvek krajine: infekcie, ktoré sa v minulosti ľahko liečili (napríklad kvapavka, zápal pľúc a tuberkulóza), sa v priebehu rokov stávajú stále viac rezistentnými na antibiotiká, a preto sa s nimi ťažšie vyrovnávajú. Rezistencia na antibiotiká má okrem zrejmých zdravotných rizík a ešte vyššej úmrtnosti vplyv na ekonomiku, pretože zvyšuje náklady na zdravotnú starostlivosť a predlžuje dĺžku pobytu v nemocnici. A hoci je vývoj odolnosti prirodzeným vývojovým procesom, ľuďom sa to ešte viac zhoršuje. Napríklad zneužívanie a časté používanie antibiotík u ľudí,a u zvierat prudko zrýchľuje tento proces.
Len v Spojených štátoch trpí zvýšenou rezistenciou na antibiotiká každý rok najmenej 2 000 000 ľudí. Ak sa to nezmení, do roku 2050 zabije antibiotická rezistencia viac ako 10 miliónov ľudí! Preto vedci z celého sveta pracujú na ovplyvňovaní tohto trendu rôznymi spôsobmi. Niektorí používajú CRISPR na priame napadnutie bakteriálnymi agensmi, zatiaľ čo iní hľadajú spôsoby, ako potlačiť plesňové infekcie. Vedci sa dokonca snažia vyrovnať so samotným mechanizmom vzniku rezistencie a zbavujú baktérie ich hlavnej výhody.
záver
Použitie kvantových bodiek je samozrejme tiež problematické. Jedným z nich je svetlo, ktoré aktivuje proces: nemalo by mať iba zdroj, ale aj žiarenie samo osebe svieti iba pár milimetrov mäsa. Preto je v súčasnosti použitie kvantovej terapie skutočne účinné iba na riešenie povrchových problémov. Tento problém sa však dá obísť veľmi elegantným spôsobom: tím už pracuje na vytvorení nanočastíc, ktoré reagujú na infračervené svetlo - prechádza celým telom a môže sa použiť na liečbu dokonca infekcií, ktorých ložiská ležia hlboko v mäkkých a kostných tkanivách.
Vasily Makarov