Ученые создали синергетические антибактериальные углеродные точки
Злоупотребление антибиотиками привело к появлению «супербактерий», что вновь сделало лечение инфекционных заболеваний глобальной проблемой.
Фототермическая терапия (PTT) привлекает широкое внимание для лечения бактериальных инфекций. Исследователи из Сучжоуского института биомедицинской инженерии и технологий (SIBET) Китайской академии наук разработали бактериоаффинные фототермические углеродные точки (BAPTCDs) из о-фенилендиамина и D-глутаминовой кислоты (D-Glu) сольвотермальным методом.
BAPTCDs могут специфически связываться с бактериями и быстро нагреваться под лазерным излучением, разрушая клеточные стенки и убивая бактерии.
Исследование опубликовано в Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
«PTT использует таргетное распознавание для накопления фототермических материалов вблизи целевой ткани и преобразует световую энергию в тепловую с помощью внешнего источника света, обычно ближнего инфракрасного излучения, чтобы убить бактерии», — сказал Сун Ичжи, соавтор исследования.
Для специфической идентификации и уничтожения бактерий критически важно разработать специфический фототермический бактерицидный материал.
Мурамоилпептидсинтетаза D (MurD), ключевой фермент синтеза бактериальной клеточной стенки, катализирует промежуточное соединение с D-Glu. Он существует только у прокариот, и только прокариоты могут использовать D-аминокислоты. Поэтому производные D-Glu часто используются для разработки антибактериальных агентов, убивающих бактерии путем ингибирования синтеза клеточной стенки.
«BAPTCDs обладают отличным фототермическим эффектом. Температура раствора BAPTCDs с различными концентрациями может повыситься и стабилизироваться в течение 10 минут», — сказал доктор Це Синван, первый автор исследования. Максимальная температура BAPTCDs увеличивалась с ростом концентрации материала и мощности лазера.
Результаты экспериментов показали, что 80,33% E. coli и 89,27% S. aureus были убиты BAPTCDs без облучения ближним инфракрасным светом (NIR), что может быть связано с ингибированием белка MurD. При облучении NIR выжило только 3,67% E. coli, а все S. aureus были убиты из-за быстрого повышения температуры.
«В сочетании с преимуществами самих углеродных точек — высокой стабильностью, высокой флуоресцентной квантовой эффективностью, хорошей растворимостью в воде и нетоксичностью — BAPTCDs имеют очень хорошие перспективы применения», — сказал Дон Вэньфэй, соавтор исследования.