Bacteriële resistentie tegen antibiotica is een steeds groter wordend probleem voor de gezondheidszorg, landbouw en hygiëne, dankzij hun willekeurige en vaak overmatige gebruik.

Hoewel natuurlijk, van planten afkomstige antimicrobiële kleine moleculen kunnen een mogelijke oplossing bieden, ze missen vaak voldoende activiteit en selectiviteit om aan de antibioticabehoefte te voldoen, en de activering van hun conventionele methoden is mogelijk niet compatibel met biomedische toepassingen.

Nutsvoorzieningen, echter, een internationaal team van onderzoekers denkt een antwoord op deze problemen te hebben gevonden.

In een nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nano-futures , het team laat zien dat het mogelijk is om plasma onder atmosferische druk te gebruiken voor snelle, eenstaps potentiëring van de activiteit van geselecteerde terpenen - de vluchtige onverzadigde koolwaterstoffen die worden aangetroffen in de essentiële oliën van planten - zonder de noodzaak van chemicaliën of verwarming.

Co-hoofdauteur Dr. Kateryna Bazaka, van de Queensland University of Technology (QUT), Australië, zei:"Bacteriën zijn de ultieme overlevenden. Ze hebben een ongeëvenaarde capaciteit om in slechts 20 minuten nieuwe generaties te produceren, snel resistentie ontwikkelen tegen zelfs de meest krachtige medicijnen, inclusief gerichte antibiotica, en buitengewone genetische, metabool, en fysiologische diversiteit en evolutionaire aanpassingsvermogens.

"Het is geen verrassing, daarom, dat ondanks de ontwikkeling van krachtige synthetische antibiotica, bacteriën blijven wereldwijd een van de belangrijkste doodsoorzaken."

Mede-hoofdauteur Professor Ken Ostrikov, van QUT, zei:"Er zijn natuurlijk nadelen aan antibiotica. Ze worden te veel gebruikt, ze interfereren met de commensale microbiota en hebben mogelijk nadelige dosisafhankelijke en idiosyncratische bijwerkingen, vooral bij jonge, ouderen, en immuungecompromitteerde patiënten. Het meest alarmerend, ze dragen bij aan de ontwikkeling van antibioticaresistente pathogenen.

"De ontwikkeling van nieuwe antibioticastrategieën en materialen is, daarom, cruciaal."

De aanpak van het team was om secundaire metabolieten van planten (PSM's) te gebruiken. PSM's zijn zeer divers, met meer dan 12, 000 alkaloïden, 8, 000 fenolische verbindingen, en 25, 000 terpenoïden die momenteel bekend zijn. Aanvullend, de natuurlijke rol van veel secundaire metabolieten van planten is om bacteriën te inactiveren - iets wat ze hebben ontwikkeld om effectief te doen over een extreem lange periode. als laatste, de microbiële processen en componenten waarop ze gericht zijn, kunnen verschillen van die van conventionele antibiotica, mogelijk de incidentie van kruisresistentie te minimaliseren.

Echter, het 'activeren' van de antimicrobiële eigenschappen van de PSM's in veilige doses vereist vaak verhitting of chemische manipulatie, het proces onpraktisch maken, duur, of het verlaten van een verminderde effectiviteit.

Om dit te overwinnen, het team experimenteerde met het gebruik van niet-evenwichtsomstandigheden van plasma onder atmosferische druk om snel, activering in één stap van geselecteerde terpenen, zonder het gebruik van chemicaliën of verwarming.

Vervolgens testten ze de effectiviteit van de geactiveerde PSM's tegen een verscheidenheid aan bacteriën, waaronder Staphylococcus aureus, de bacteriën die vaak verantwoordelijk zijn voor stafylokokkeninfecties.

Dr. Bazaka zei:"We ontdekten dat een geactiveerde terpinen-4-ol, een PSM met gedocumenteerde breedspectrumactiviteit, produceerde een statistisch significante afname van het aantal kolonievormende bacteriële eenheden, met volledige inactivatie bereikt binnen vijf minuten na blootstelling.

"Onze resultaten tonen aan dat plasmabehandeling mogelijk kan worden gebruikt om het vermogen van PSM om het membraan van het bacteriële micro-organisme te bereiken en te wijzigen, te verbeteren, en interageren met intracellulaire doelen.

"Aanzienlijk, de activeringsaanpak is generiek, en zou daarom mogelijk kunnen worden toegepast op andere moleculen en hun mengsels in een poging om het bereik van effectieve antimicrobiële middelen voor de deactivering van pathogene organismen in de hygiëne uit te breiden, medische en voedingstoepassingen."