In de steeds escalerende evolutionaire strijd met resistente bacteriën, mensen kunnen binnenkort een voorsprong hebben dankzij adaptieve, door licht geactiveerde nanotherapie ontwikkeld door onderzoekers van de University of Colorado Boulder.

Antibioticaresistente bacteriën zoals Salmonella, E coli en Stafylokokken ongeveer 2 miljoen mensen infecteren en minstens 23 doden, 000 mensen in de Verenigde Staten per jaar. Pogingen om deze zogenaamde "superbacteriën" te dwarsbomen, zijn consequent tekortgeschoten vanwege het vermogen van de bacteriën om zich snel aan te passen en immuniteit te ontwikkelen tegen veel voorkomende antibiotica zoals penicilline.

Nieuw onderzoek van CU-Boulder, echter, suggereert dat de oplossing voor dit grote mondiale probleem zou kunnen zijn om klein - heel klein te denken.

In bevindingen die vandaag in het tijdschrift zijn gepubliceerd Natuurmaterialen , onderzoekers van het Department of Chemical and Biological Engineering en het BioFrontiers Institute beschrijven nieuwe door licht geactiveerde therapeutische nanodeeltjes die bekend staan ​​als 'quantum dots'. De punten, die ongeveer 20 zijn, 000 keer kleiner dan een mensenhaar en lijken op de kleine halfgeleiders die worden gebruikt in consumentenelektronica, doodde met succes 92 procent van de geneesmiddelresistente bacteriële cellen in een in het laboratorium gekweekte cultuur.

"Door deze halfgeleiders te verkleinen tot op nanoschaal, we zijn in staat om zeer specifieke interacties te creëren binnen de cellulaire omgeving die alleen gericht zijn op de infectie, " zei Prashant Nagpal, een assistent-professor bij de afdeling Chemische en Biologische Engineering aan CU-Boulder en een senior auteur van de studie.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat metalen nanodeeltjes, gemaakt van goud en zilver, onder andere metalen – kan effectief zijn bij het bestrijden van antibioticaresistente infecties, maar kan ook de omliggende cellen zonder onderscheid beschadigen.

De kwantumstippen, echter, kunnen worden aangepast aan bepaalde infecties dankzij hun door licht geactiveerde eigenschappen. De stippen blijven inactief in het donker, maar kunnen op commando worden geactiveerd door ze aan licht bloot te stellen, waardoor onderzoekers de golflengte kunnen wijzigen om de geïnfecteerde cellen te veranderen en te doden.

"Hoewel we altijd op deze superbacteriën kunnen rekenen om de therapie aan te passen en te bestrijden, we kunnen deze kwantumstippen snel op maat maken om met een nieuwe therapie te komen en daardoor sneller terugvechten in deze evolutionaire race, ' zei Nagpal.

De specificiteit van deze innovatie kan helpen de mogelijke bijwerkingen van andere behandelmethoden te verminderen of te elimineren, evenals een pad voorwaarts bieden voor toekomstige ontwikkeling en klinische proeven.

"Antibiotica zijn niet alleen een basisbehandeling voor bacteriële infecties, maar ook hiv en kanker, " zei Anushree Chatterjee, een assistent-professor bij de afdeling Chemische en Biologische Engineering aan CU-Boulder en een senior auteur van de studie. "Het niet ontwikkelen van effectieve behandelingen voor resistente stammen is geen optie, en dat is wat deze technologie dichter bij de oplossing brengt."

Nagpal en Chatterjee zijn de medeoprichters van PRAAN Biosciences, Inc., een rotsblok, Op Colorado gebaseerde startup die genetische profielen kan sequensen met slechts een enkel molecuul, technologie die kan helpen bij de diagnose en behandeling van superbacteriën. De auteurs hebben een patent aangevraagd op de nieuwe quantum dot-technologie.