Zespół naukowców opracował rewolucyjną metodę walki z bakteriami, która może odegrać kluczową rolę w obliczu globalnego kryzysu lekooporności.
Zbawieniem dla medycyny mogą okazać się aktywowane światłem grafenowe kropki kwantowe. Ich skuteczność w eliminacji najgroźniejszych szczepów sięga 99,9 procent, i to bez użycia grama tradycyjnych antybiotyków.
Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) od lat bije na alarm, ostrzegając przed widmem „ery poantybiotykowej”. Przez ostatnie trzy dekady na rynek trafiło kilka nowych antybiotyków, a większość z nich to jedynie drobne modyfikacje już istniejących leków. Skutek? Bakterie błyskawicznie uodparniają się na leczenie, co sprawia, iż w niedalekiej przyszłości choćby drobne infekcje mogą okazać się dla człowieka śmiertelne. Naukowcy z Uniwersytetu Koç w Stambule, zamiast szukać kolejnego leku farmakologicznego, postanowili rozwiązać ten problem z perspektywy fizyki kwantowej.
Koniec z hasłami i czytnikami twarzy? Słuchawki rozpoznają cię po biciu serca
Mechanizm kwantowych zabójców
Kropki kwantowe to nanostruktury o szerokości zaledwie kilkudziesięciu atomów. Są tak mikroskopijne, iż potrafią chwytać elektrony w pułapkę, co pozwala im absorbować i emitować światło o ściśle określonej długości fali. Dotychczas technologię tę wykorzystywano głównie w matrycach telewizorów, panelach słonecznych czy komputerach kwantowych.
Naukowcy nauczyli kubity poruszać się po procesorze
W medycznym ujęciu proces ten wygląda następująco: światło emitowane przez kropki kwantowe reaguje z otaczającym tlenem, tworząc tzw. reaktywne formy tlenu. Te wysoce reaktywne cząsteczki są dla bakterii zabójcze – bezlitośnie niszczą ich ściany komórkowe i przełamują bariery antyoksydacyjne, działając skutecznie na niezwykle szerokie spektrum drobnoustrojów.
Grafen rozwiązuje problem toksyczności
Sama idea niszczenia bakterii w ten sposób nie jest zupełnie nowa, jednak dotychczasowe eksperymenty napotykały na poważne bariery. Wcześniejsze kropki kwantowe tworzono z użyciem metali ciężkich (takich jak kadm czy ołów), co z automatu dyskwalifikowało je z bezpiecznego użytku medycznego. Dodatkowo wymagały one naświetlania bardzo intensywnym, szkodliwym dla tkanek światłem.
Zespół profesora Sedata Nizamoğlu dokonał dwóch przełomów:
- Bezpieczny materiał: do stworzenia nowych kropek kwantowych użyto grafenu – materiału opartego na węglu, który jest całkowicie obojętny i bezpieczny dla ludzkiego organizmu.
- Duża wydajność: dzięki prostej modyfikacji chemicznej, badaczom udało się zwiększyć emisję światła przez kropki. Ich skuteczność wzrosła ponad dwudziestokrotnie, co oznacza, iż mogą działać przy drastycznie niższym stężeniu i przy użyciu nieinwazyjnego, niebieskiego światła o niskim natężeniu.
Eksperymenty przeprowadzone na komórkach myszy wykazały bezprecedensową skuteczność. Przy najniższym odnotowanym dotąd stężeniu materiału, kropki kwantowe zniszczyły ponad 99,9% bakterii S. aureus (gronkowiec złocisty) oraz E. coli, w tym szczepy całkowicie odporne na wiele rodzajów standardowych antybiotyków.
Powłoki przyszłości
Zastosowanie tej technologii w praktyce klinicznej otwiera zupełnie nowe możliwości. W formie płynnej grafenowe kropki kwantowe mogą stać się bazą dla przeciwbakteryjnych kremów, żeli i opatrunków używanych w leczeniu infekcji skórnych.
Naukowcy stworzyli już także specjalne, pięciowarstwowe filmy z kropek kwantowych, które mogą być stosowane jako powłoki dla sprzętu medycznego. Implanty dentystyczne, cewniki czy protezy to elementy stale narażone na kontakt z florą bakteryjną pacjenta i stanowią częste źródło zakażeń szpitalnych. Pokrycie ich grafenową, aktywowaną światłem powłoką może niemal całkowicie wyeliminować ryzyko odrzutu czy infekcji. Choć przed technologią wciąż długi etap badań klinicznych na ludziach, wyjątkowa stabilność i niskie koszty syntezy grafenu dają realną nadzieję na pokonanie kryzysu lekooporności. Źródło.
Jeśli artykuł Kwantowi zabójcy infekcji. Grafenowe kropki kwantowe mogą zastąpić antybiotyki nie wygląda prawidłowo w Twoim czytniku RSS, to zobacz go na iMagazine.
