Технология уничтожения бактерий для борьбы с устойчивыми к лекарствам супербактериями
Исследователи использовали жидкие металлы для создания новой технологии уничтожения бактерий, которая может стать ответом на смертельную проблему устойчивости к антибиотикам.
Технология использует наночастицы магнитного жидкого металла для разрушения бактерий и бактериальной биоплёнки — защитного "дома", в котором процветают бактерии, — не повреждая здоровые клетки.
Исследование, опубликованное в ACS Nano и возглавляемое RMIT University, предлагает революционное новое направление в поиске более эффективных технологий борьбы с бактериями.
Устойчивость к антибиотикам — серьёзная глобальная угроза здоровью, вызывающая не менее 700 000 смертей в год. Без принятия мер к 2050 году число смертей может вырасти до 10 миллионов человек в год, превысив смертность от рака.
Основные проблемы — распространение опасных, устойчивых к лекарствам супербактерий и рост инфекций, связанных с бактериальными биоплёнками, которые уже невозможно лечить существующими антибиотиками.
Доктор Аарон Элборн заявил, что антибиотики произвели революцию в здравоохранении с момента их открытия 90 лет назад, но теряют эффективность из-за неправильного использования.
"Мы движемся к постантибиотическому будущему, где обычные бактериальные инфекции, незначительные травмы и плановые операции снова могут стать смертельными", — сказал Элборн, научный сотрудник лаборатории нанобиотехнологий RMIT.
"Недоточно просто сократить использование антибиотиков, нам нужно полностью переосмыслить, как мы боремся с бактериальными инфекциями.
"Бактерии невероятно адаптивны, и со временем у них развивается защита от химических веществ в антибиотиках, но у них нет способа справиться с физической атакой.
"Наш метод использует точно сконструированные жидкие металлы, чтобы физически разрывать бактерии на части и разрушать биоплёнку, где бактерии живут и размножаются.
"При дальнейшей разработке мы надеемся, что эта технология может стать способом помочь сделать устойчивость к антибиотикам историей".
Физический подход: Новый способ уничтожения бактерий
Команда RMIT, стоящая за технологией, — единственная группа в мире, изучающая антибактериальный потенциал магнитных наночастиц жидкого металла.
При воздействии слабого магнитного поля эти наноразмерные капли меняют форму и приобретают острые края.
Когда капли вступают в контакт с бактериальной биоплёнкой, их движение и наноострые края разрушают биоплёнку и физически разрывают бактериальные клетки.
В новом исследовании команда проверила эффективность технологии против двух типов бактериальных биоплёнок (грамположительных и грамотрицательных).
После 90 минут воздействия наночастицами жидкого металла обе биоплёнки были разрушены, а 99% бактерий погибли. Важно, что лабораторные тесты показали, что бактерицидные капли не повлияли на человеческие клетки.
Научный сотрудник доктор Ви Кхань Чыонг заявил, что универсальная технология однажды может использоваться различными способами для лечения инфекций.
"Её можно использовать в качестве распыляемого покрытия для имплантатов, чтобы сделать их мощно антибактериальными и снизить высокий уровень инфекций при таких процедурах, как замена тазобедренного и коленного суставов", — сказал Чыонг, который в настоящее время находится в Университете штата Северная Каролина по стипендии Фулбрайта для продолжения исследований.
"Также есть потенциал для разработки этого метода в инъекционное лечение, которое можно было бы применять непосредственно в месте инфекции".
Следующий этап исследования — тестирование эффективности технологии в доклинических испытаниях на животных — уже начат. Команда надеется перейти к клиническим испытаниям на людях в ближайшие годы.
Под руководством Чыонга, Элборна и доктора Джеймса Чепмена междисциплинарная команда также планирует расширить применение технологии за пределы антибактериального лечения, исследуя, как её можно использовать для: