Свет, убивающий бактерии: альтернатива антибиотикам

Ученые предлагают бороться с растущей устойчивостью бактерий к антибиотикам с помощью антибактериальной фотодинамической терапии (aPDT). По данным исследований, к этому методу у патогенов не развивается резистентность.

Как это работает

В основе метода — использование фотосенсибилизаторов. Эти вещества вводятся в организм и облучаются светом специального излучателя. Полученная световая энергия передается молекулам кислорода, превращая их в активную форму, которая и уничтожает инфекцию.

Междисциплинарная команда ученых (физики из ИОФ РАН и НИЯУ МИФИ, микробиологи из НИЦЭМ им. Гамалеи, химики из НИОПИК) предложила использовать в качестве фотосенсибилизаторов синтетические поликатионные бактериохлорины.

Преимущества бактериохлоринов:

• Универсальность: действуют на разные типы бактерий, что может избавить от необходимости идентификации патогена в клинике.
• Высокая эффективность: снижают количество активных бактериальных клеток как минимум в 10^4 раз, что в 10 раз превышает порог эффективности, установленный ВОЗ.
• Заряд: положительный электрический заряд в растворе повышает эффективность против бактерий, в том числе в форме биопленки.
• Спектр поглощения: эффективно поглощают свет в ближней инфракрасной области — в «окне прозрачности биологических тканей». Это позволяет свету глубже проникать в ткани, а также избегать поглощения света пигментами некоторых бактерий.

Перспективы применения

Эксперименты показали высокую эффективность бактериохлоринов против штаммов антибиотикорезистентных бактерий, как грамположительных, так и более агрессивных грамотрицательных.

Наиболее перспективная область применения aPDT — лечение тяжелых инфицированных ран и ожогов. Метод может ускорить заживление и обеспечить хороший косметический эффект.

На текущем этапе соединения уже можно использовать для технических целей, например, для дезинфекции поверхностей в больницах. В дальнейшем планируется создать на их основе лекарственный препарат для медицины и ветеринарии.

Текущие задачи

Одна из физических проблем — агрегация (образование «комков») фотосенсибилизатора, снижающая эффективность терапии. Специалисты МИФИ работают над решением этой задачи.

Для разработки новых фотосенсибилизаторов необходимо тщательно изучать стабильность и фотодинамические свойства синтезированных соединений, чтобы впоследствии правильно подбирать дозировку.

Химические соединения, используемые в исследовании, уже запатентованы. Следующие шаги — спектроскопические исследования стабильных бактериохлоринов с минимальной агрегацией и подготовка к испытаниям на органах и тканях животных и человека.