Er is een nieuw hulpmiddel in opkomst in de strijd tegen antibioticaresistente bacteriële ziekten. Naast de wereldwijde inspanningen om overmatig gebruik en misbruik van antibiotica te beperken, nanomedicine vindt aanvullende manieren om deze superbacteriën aan te vallen.

nanodeeltjes, een miljoen keer kleiner dan een millimeter, blijken stabiel te zijn, gemakkelijk toe te dienen en gemakkelijk in cellen te worden opgenomen.

In het recente werk, een groep onderzoekers van de Universiteit van Colorado, waarvan ik lid ben, heeft kwantumdots op nanoschaal gebruikt - minuscule halfgeleiderdeeltjes met specifieke lichtabsorberende eigenschappen - om medicijnresistente superbacteriën te doden zonder het omliggende gezonde weefsel te beschadigen.

Eenmaal in het lichaam geïntroduceerd, de kwantumstippen doen niets totdat ze worden geactiveerd door er een licht op te laten schijnen. Elke zichtbare lichtbron (een lamp, kamerlicht of zelfs zonlicht) kan hiervoor worden gebruikt. Tot nu toe heeft ons onderzoek zich gericht op plaatselijke infecties op de huid; dieper in het lichaam, helderder licht of meer nanodeeltjes kunnen nodig zijn.

Wanneer geactiveerd door licht, de kwantumstippen beginnen elektronen te genereren die zich hechten aan opgeloste zuurstof in de cellen, het creëren van radicale ionen. Die ionen onderbreken biochemische reacties waarop cellen vertrouwen voor communicatie en basale levensfuncties. Op deze manier, we kunnen zeer specifieke bacteriële cellen die ziekten veroorzaken, aanvallen en doden.

De superbacteriën

Antibiotica worden niet alleen gebruikt om actieve bacteriële infecties te behandelen; ze worden ook routinematig gegeven aan patiënten die een operatie ondergaan, en mensen met een gecompromitteerd immuunsysteem van ziekten zoals HIV en kanker.

Bacteriën die resistent zijn tegen meer dan één antibioticum - of "superbacteriën, " zoals ze gewoonlijk worden genoemd - meer dan 2 miljoen Amerikanen per jaar infecteren, en dood 23, 000 van hen. wereldwijd, ze doden meer dan 700, 000 mensen per jaar.

Projecties van een onderzoekspanel van de Britse regering suggereren dat, indien niet aangevinkt, superbacteriën zouden in 2050 meer dan 10 miljoen mensen per jaar kunnen doden. Dat zou alle andere belangrijke doodsoorzaken – inclusief diabetes, kanker, diarree en verkeersongevallen. De economische kosten worden tegen 2050 geschat op 100 biljoen dollar.

Focussen op een doel

Er zijn andere medicijnen op nanoschaal om infectieuze bacteriën te bestrijden. Bij blootstelling aan licht, ze worden warm, het doden van alle cellen om hen heen - niet alleen de ziekteveroorzakende. Ze hebben daarom speciale hulpmiddelen nodig, zoals eiwitten of antilichamen die selectief aan gewenste celtypen blijven plakken, om ze op zeer specifieke locaties af te leveren. Dat vereist op zijn beurt het vermogen om doelcellen nauwkeurig te identificeren.

Onze methode is een verbetering omdat het een meer specifieke targeting van te behandelen cellen mogelijk maakt. Quantum dots met verschillende afmetingen en elektrische eigenschappen kunnen helpen bij het creëren van verschillende storende ionen. Dat kan artsen in staat stellen om disruptors te kiezen om binnendringende bacteriën te doden zonder nabijgelegen gezond weefsel te beschadigen.

De geactiveerde kwantumstippen verstoren de balans van chemische processen, genaamd "reductie-oxidatie" of "redox" in het kort, in ziekteverwekkende bacteriën om ze te doden.

Met deze methode en alleen een normale gloeilamp, we hebben een breed scala aan antibioticaresistente bacteriën kunnen elimineren. De bacteriën werden aan ons verstrekt in de vorm van echte klinische monsters van de University of Colorado School of Medicine. Ze omvatten enkele van de gevaarlijkste medicijnresistente infecties:methicilline-resistent Staphylococcus aureus ; uitgebreid-spectrum -lactamase-producerend Klebsiella pneumoniae en Salmonella typhimurium ; multiresistente Escherichia coli ; en carbapenem-resistent Escherichia coli .

We waren ook in staat om nanodeeltjes te maken met verschillende reacties op licht, inclusief geen respons hebben of zelfs de cellulaire reproductie verbeteren. Het vergroten van de groei van superbacteriën is niet wenselijk, maar deze ontdekking kan ons in staat stellen de groei van nuttige bacteriën te stimuleren, zoals in bioreactoren, die kunnen helpen bij de productie van biobrandstoffen en antibiotica.

De volgende stappen zetten

Tot nu toe hebben we gewerkt in reageerbuizen in gecontroleerde laboratoria; onze volgende stap is om deze techniek bij dieren te bestuderen. Indien succesvol, deze technologie zou de strijd tegen multiresistente bacteriën op korte termijn en tot ver in de toekomst kunnen versterken.

Het zou kunnen, bijvoorbeeld, de creatie van een nieuwe klasse van door licht geactiveerde geneesmiddelen stimuleren, leiden tot de ontwikkeling van speciale stoffen met LED-verlichting voor fototherapie, en vormen zelfs de basis van zelfdesinfecterende oppervlakken en medische apparatuur.

En terwijl de bacteriën zullen blijven evolueren om te overleven, ons vermogen om de specifieke reactie van de eenmaal geactiveerde kwantumstippen te beheersen, zou ons in staat kunnen stellen sneller te handelen in dit gevecht waar nederlaag geen optie is.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.