Kvanttitekniikan avulla tutkijat ovat onnistuneet parantamaan antibioottien tehokkuutta monta kertaa, mikä auttaa lääkäreitä selviämään 2000-luvun tärkeimmästä ongelmasta - bakteerien lääkekestävyydestä.
Kvanttipisteet ovat pienimpiä johtimien tai puolijohteiden fragmentteja, joiden varaosien (ts. Elektronien) tilaa on rajoitettu kaikissa kolmessa ulottuvuudessa. Tässä tapauksessa tällaisen hiukkasen koon on oltava niin pieni, että kvanttiefektit ovat ainakin jonkin verran merkittäviä. Tutkijat käyttävät niitä väriaineiden sijasta monissa fotoelektroniikkaan liittyvissä kokeissa seuratakseen lääkkeiden ja muiden molekyylien liikkumistapoja kehossa. Kävi ilmi, että kvanttipisteiden potentiaalia ei käytetä loppuun: tutkijat ovat löytäneet niille uusia sovelluksia, ja ilmeisesti tämä on vakava askel taistelussa lääkekestävien patogeenien ja niiden aiheuttamien infektioiden kanssa.
Antibiootit ja kvantitekniikat: tieteellinen synteesi
Uudessa tutkimuksessa kvanttipisteiden kokeellisella versiolla varustetut antibiootit ovat osoittaneet olevansa 1000 (!) Kertaa tehokkaampia bakteerien torjunnassa kuin niiden "tavalliset" versiot. Pisteen leveys vastaa DNA-juostetta, jonka halkaisija on vain 3 nm. Ne valmistettiin kadmiumtelluridista, stabiilista kiteisestä yhdisteestä, jota käytetään usein aurinkokennoissa. Kvanttipisteiden elektronit reagoivat tietyn taajuuden vihreään valoon, mikä saa ne sitoutumaan kehon happimolekyyleihin ja muodostamaan superoksidin. Sitä imevät bakteerit eivät voi vastustaa antibiootteja - tällaisen "lounaan" jälkeen niiden sisäinen kemia on täysin häiriintynyt.
Tutkijaryhmä sekoitti erilaisia lukumääriä kvanttipisteitä kunkin viiden antibiootin eri pitoisuuksien kanssa, jotta voitiin luoda laaja valikoima näytteitä testausta varten. Sitten ne lisäsivät nämä näytteet viiteen lääkeresistenttien bakteerikantojen, mukaan lukien metisilliiniresistentti Staphylococcus aureus, joka tunnetaan myös nimellä MRSA. 480 testissä, joissa käytettiin erilaisia kvanttipisteiden, antibioottien ja bakteerien yhdistelmiä, yli 75% kvanttipisteinäytteistä pystyi estämään bakteerien kasvua ja jopa tappamaan bakteerit kokonaan pienemmillä antibioottiannoksilla.
Antibioottiresistenssi: 2000-luvun vitsaus
Mainosvideo:
Maailman terveysjärjestön (WHO) mukaan antibioottiresistenssi on yksi suurimmista uhista elintarviketurvallisuudelle, terveydelle ja kehitykselle maailmassa. Se voi koskea kaikkia maita ketään: tartunnat, joita on aikaisemmin ollut helppo hoitaa (kuten gonorrhea, keuhkokuume ja tuberkuloosi), ovat vuosien saatossa entistä herkempiä antibiooteille, ja siksi niiden on yhä vaikeampi käsitellä. Ilmeisten terveysriskien ja vielä korkeampien kuolleisuusasteiden lisäksi antibioottiresistenssillä on vaikutusta talouteen: se lisää lääketieteellisiä kustannuksia ja pidentää sairaalahoidon kestoa. Ja vaikka joustavuuden kehitys on luonnollinen evoluutioprosessi, ihmiset onnistuvat pahentamaan sitä vielä enemmän. Esimerkiksi antibioottien väärinkäyttö ja toistuva käyttö ihmisissä,ja eläimissä se nopeuttaa tätä prosessia jyrkästi.
Pelkästään Yhdysvalloissa vähintään 2 000 000 ihmistä kärsii vuosittain lisääntyneestä antibioottiresistenssistä. Jos tämä ei muutu, antibioottiresistenssi tappaa yli 10 miljoonaa ihmistä vuoteen 2050 mennessä! Siksi tutkijat ympäri maailmaa pyrkivät vaikuttamaan tähän suuntaukseen monin tavoin. Jotkut käyttävät CRISPR: ää bakteereiden torjumiseksi suoraan, kun taas toiset etsivät tapoja torjua sieni-infektioita. Tutkijat yrittävät jopa selviytyä resistenssin syntymisen mekanismista ja jättävät bakteerit tärkeimmäksi etunaan.
johtopäätös
Tietysti myös kvanttipisteiden käyttö on vaikeuksia. Yksi niistä on valo, joka aktivoi prosessin: Siinä ei pitäisi olla vain lähde, vaan myös säteily itse paistaa vain muutaman millimetrin lihaa. Siksi kvantiterapian käyttö on tällä hetkellä todella tehokasta vain pinnallisten ongelmien ratkaisemiseksi. Tästä huolimatta tätä ongelmaa voidaan kiertää erittäin tyylikkäästi: joukkue työskentelee jo nyt infrapunavaloon reagoivien nanohiukkasten luomiseksi - se kulkee koko kehon läpi ja sitä voidaan käyttää jopa infektioiden hoitoon, joiden painopisteet sijaitsevat syvällä pehmeissä ja luukudoksissa.
Vasily Makarov