Смерть от света: наночастицы как агенты фотодинамического уничтожения устойчивых к антибиотикам бактерий
Растущая устойчивость бактерий к антибиотикам — серьёзная проблема современности. Особенно опасны больничные штаммы, против которых практически неэффективны существующие антибиотики. Команда из Мюнстерского университета (Германия) предлагает новый подход, основанный на фотодинамической терапии — методе, уже применяемом для лечения некоторых форм рака и дегенерации жёлтого пятна.
При облучении светом специальный агент производит кислород в особой активированной форме, высокотоксичной для клеток. Исследователи под руководством Кристиана А. Страссера и Луизы Де Кола сообщают в журнале Angewandte Chemie, что для маркировки и уничтожения бактерий под облучением они используют специально разработанные наноматериалы, которые селективно связываются с бактериальными клетками.
Как это работает:
- Учёные используют наночастицы из пористого материала (цеолита L).
- Частицы модифицированы аминогруппами, которые за счёт электростатического притяжения и водородных связей предпочтительно связываются с поверхностью бактериальных клеток.
- В каналы минерала помещён зелёный флуоресцентный краситель, делающий бактерии видимыми под флуоресцентным микроскопом.
- «Оружием» служат фотосенсибилизаторы, закреплённые на поверхности наночастиц.
Механизм действия:
При облучении светом нужной длины волны фотосенсибилизаторы поглощают энергию и передают её молекулам кислорода в окружающей среде (например, в инфицированной ткани). Кислород переходит в возбуждённое синглетное состояние, становясь высокореактивным и атакующим биомолекулы — но только в непосредственной близости от места генерации. В данном случае это происходит прямо на поверхности бактериальной клетки, к которой прикреплена частица.
Результаты тестов:
- Новые светоактивируемые частицы испытали на культурах устойчивых к антибиотикам бактерий E. coli.
- После примерно двух часов облучения бактерии были уничтожены почти полностью.
- Сопоставимые результаты получены и для штамма устойчивых гонококков.
Перспективы:
Исследователи также рассматривают возможность применения этого материала для лечения рака кожи, где опухолевые клетки можно было бы уничтожать прицельным облучением красным светом.