Ar kvantu tehnoloģiju palīdzību zinātniekiem daudzkārt ir izdevies palielināt antibiotiku efektivitāti, kas palīdzēs ārstiem tikt galā ar 21. gadsimta svarīgāko problēmu - baktēriju izturību pret zālēm.
Kvantu punkti ir vismazākie vadītāju vai pusvadītāju fragmenti, kuru lādiņnesēju (t.i., elektronu) telpa ir ierobežota visās trīs dimensijās. Šajā gadījumā šādas daļiņas lielumam jābūt tik mazam, lai kvantu efekti būtu vismaz nedaudz nozīmīgi. Zinātnieki tos izmanto krāsvielu vietā dažādos eksperimentos, kas saistīti ar fotoelektroniku, lai izsekotu narkotiku un citu molekulu pārvietošanās ceļiem organismā. Izrādījās, ka kvantu punktu potenciāls to neizsmeļ: pētnieki ir atraduši tiem jaunus pielietojumus, un acīmredzot tas būs nopietns solis cīņā pret pret zālēm izturīgiem patogēniem un to izraisītajām infekcijām.
Antibiotikas un kvantu tehnoloģijas: zinātniskā sintēze
Jaunā pētījumā parādījās, ka antibiotikas, kas aprīkotas ar kvantu punktu eksperimentālo versiju, ir 1000 (!) Reizes efektīvākas baktēriju apkarošanā nekā to “parastās” versijas. Punkta platums ir līdzvērtīgs DNS virknei, kuras diametrs ir tikai 3 nm. Tie tika izgatavoti no kadmija telurīda, stabila kristāliska savienojuma, ko bieži izmanto fotoelektros. Kvantu punktos esošie elektroni reaģē uz noteiktas frekvences zaļo gaismu, kas liek tiem saistīties ar skābekļa molekulām ķermenī un veido superoksīdu. Baktērijas, kas to absorbē, nevar pretoties antibiotikām - pēc šādām "pusdienām" viņu iekšējā ķīmija tiek pilnībā izjaukta.
Lai izveidotu plašu paraugu klāstu testēšanai, zinātnieku komanda sajauc dažādu skaitu kvantu punktu ar atšķirīgu katras piecu antibiotiku koncentrāciju. Pēc tam viņi pievienoja šos paraugus pieciem pret medikamentiem izturīgu baktēriju celmiem, ieskaitot pret meticilīniem izturīgo Staphylococcus aureus, kas pazīstams arī kā MRSA. 480 testos ar dažādām kvantu punktu, antibiotiku un baktēriju kombinācijām vairāk nekā 75% kvantu punktu paraugu spēja kavēt baktēriju augšanu un pat pilnībā iznīcināt baktērijas ar zemākām antibiotiku devām.
Antibiotiku rezistence: 21. gadsimta posts
Reklāmas video:
Saskaņā ar Pasaules Veselības organizācijas (PVO) datiem, rezistence pret antibiotikām ir viens no lielākajiem draudiem pārtikas drošībai, veselībai un attīstībai pasaulē. Tas var skart ikvienu jebkurā valstī: infekcijas, kuras agrāk bija viegli ārstējamas (piemēram, gonoreja, pneimonija un tuberkuloze), gadu gaitā kļūst arvien izturīgākas pret antibiotikām, un tāpēc tās ir grūtāk tikt galā. Papildus acīmredzamiem veselības riskiem un vēl augstākam mirstības līmenim rezistence pret antibiotikām ietekmē ekonomiku: tā palielina medicīniskās izmaksas un palielina slimnīcas uzturēšanās laiku. Un, kaut arī elastības attīstība ir dabisks evolūcijas process, cilvēkiem izdodas to vēl vairāk saasināt. Piemēram, nepareiza un bieža antibiotiku lietošana cilvēkiem,un dzīvniekiem tas strauji paātrina šo procesu.
Tikai Amerikas Savienotajās Valstīs vien katru gadu vismaz 2 000 000 cilvēku cieš no paaugstinātas rezistences pret antibiotikām. Ja tas nemainīsies, rezistence pret antibiotikām līdz 2050. gadam nogalinās vairāk nekā 10 miljonus cilvēku! Tāpēc pētnieki visā pasaulē strādā, lai ietekmētu šo tendenci dažādos veidos. Daži izmanto CRISPR, lai tieši uzbruktu baktēriju izraisītājiem, bet citi meklē veidus, kā cīnīties ar sēnīšu infekcijām. Zinātnieki pat mēģina tikt galā ar pašu rezistences rašanās mehānismu un atņemt baktērijām to galvenās priekšrocības.
Secinājums
Protams, grūtības sagādā arī kvantu punktu izmantošana. Viens no tiem ir gaisma, kas aktivizē procesu: tam vajadzētu būt ne tikai avotam, bet arī pašam starojumam, kas izstaro tikai caur dažiem milimetriem miesas. Tāpēc šobrīd kvantu terapijas izmantošana ir patiesi efektīva tikai virspusēju problēmu risināšanai. Neskatoties uz to, šo problēmu var apiet ļoti eleganti: komanda jau strādā, lai izveidotu nanodaļiņas, kas reaģē uz infrasarkano gaismu - tā iziet cauri visam ķermenim un to var izmantot pat infekciju ārstēšanai, kuru perēkļi atrodas dziļi mīkstos un kaulu audos.
Vasilijs Makarovs