Ved hjelp av kvanteteknologier har forskere klart å øke effektiviteten til antibiotika mange ganger, noe som vil hjelpe leger å takle det viktigste problemet på 2000-tallet - bakteriell resistens mot medisiner.
Kvanteprikker er de minste fragmentene av ledere eller halvledere hvis ladningsbærere (dvs. elektroner) er begrenset i rom i alle tre dimensjoner. I dette tilfellet må størrelsen på en slik partikkel være så liten at kvanteeffektene i det minste er noe signifikante. Forskere bruker dem i stedet for fargestoffer i forskjellige eksperimenter relatert til fotoelektronikk for å spore veiene for bevegelse av medikamenter og andre molekyler i kroppen. Det viste seg at potensialet til kvanteprikker ikke blir oppbrukt av dette: forskere har funnet nye bruksområder for dem, og tilsynelatende vil dette være et alvorlig skritt i kampen mot medikamentresistente patogener og infeksjonene de forårsaker.
Antibiotika og kvanteteknologi: Vitenskapelig syntese
I en ny studie har antibiotika utstyrt med en eksperimentell versjon av kvanteprikker vist seg å være 1000 (!) Ganger mer effektive i bekjempelse av bakterier enn deres "vanlige" versjoner. Prikkbredden tilsvarer en DNA-streng, som bare er 3 nm i diameter. De ble laget av kadmium tellurid, en stabil krystallinsk forbindelse som ofte ble brukt i solcelledekorasjoner. Elektronene i kvanteprikker reagerer på grønt lys med en viss frekvens, noe som får dem til å binde seg til oksygenmolekyler i kroppen og danne superoksyd. Bakteriene som absorberer den kan ikke motstå antibiotika - etter en slik "lunsj" blir deres indre kjemi fullstendig forstyrret.
Teamet av forskere blandet forskjellige antall kvanteprikker med forskjellige konsentrasjoner av hvert av de fem antibiotika for å lage et bredt spekter av prøver for testing. De la deretter disse prøvene til fem stammer av medikamentresistente bakterier, inkludert den meticillinresistente Staphylococcus aureus, også kjent som MRSA. I 480 tester med forskjellige kombinasjoner av kvanteprikker, antibiotika og bakterier, var over 75% av kvanteprøvene i stand til å hemme bakterievekst og til og med fullstendig drepe bakterier med lavere doser antibiotika.
Antibiotikaresistens: svøpe i det 21. århundre
Salgsfremmende video:
I følge Verdens helseorganisasjon (WHO) er antibiotikaresistens en av de største truslene mot matsikkerhet, helse og utvikling i verden. Det kan påvirke hvem som helst i alle land: Infeksjoner som var lette å behandle tidligere (som gonoré, lungebetennelse og tuberkulose) blir stadig mer resistente mot antibiotika med årene og er derfor vanskeligere å takle. I tillegg til den åpenbare helserisikoen og enda høyere dødeligheten, har antibiotikaresistens innvirkning på økonomien da det øker medisinske kostnader og øker lengden på sykehusopphold. Og selv om utviklingen av spenst er en naturlig evolusjonsprosess, klarer folk å forverre den enda mer. For eksempel misbruk og hyppig bruk av antibiotika hos mennesker,og hos dyr akselererer den denne prosessen kraftig.
Bare i USA lider minst 2.000.000 mennesker hvert år av økt antibiotikaresistens. Hvis dette ikke endres, vil antibiotikaresistens drepe mer enn 10 millioner mennesker innen 2050! Derfor jobber forskere over hele verden for å påvirke denne trenden på en rekke måter. Noen bruker CRISPR for å direkte angripe bakteriemidler, mens andre ser etter måter å bekjempe soppinfeksjoner. Forskere prøver til og med å takle selve mekanismen for fremvekst av resistens og frata bakteriene deres viktigste fordel.
Konklusjon
Bruken av kvanteprikker er selvsagt full av vanskeligheter. En av dem er lys, som aktiverer prosessen: den skal ikke bare ha en kilde, men også selve strålingen skinner bare gjennom noen få millimeter kjøtt. Derfor for øyeblikket er bruken av kvanteterapi virkelig effektiv bare for å løse overfladiske problemer. Likevel kan dette problemet omgås på en veldig elegant måte: teamet jobber allerede med å lage nanopartikler som reagerer på infrarødt lys - det passerer gjennom hele kroppen og kan brukes til å behandle jevnlige infeksjoner, der fokusene ligger dypt i mykt og beinvev.
Vasily Makarov
