A kvantumtechnológiák segítségével a tudósok sokszor sikerült növelni az antibiotikumok hatékonyságát, ami segít az orvosoknak megbirkózni a 21. század legfontosabb problémájával - a baktériumokkal szembeni rezisztenciával.
A kvantum pontok a vezetők vagy félvezetők legkisebb töredékei, amelyek töltő hordozói (azaz elektronok) a térben korlátozottak mindhárom dimenzióban. Ebben az esetben egy ilyen részecske méretének olyan kicsinek kell lennie, hogy a kvantumhatások legalább kissé szignifikánsak legyenek. A tudósok színezékek helyett ezeket használják a fotoelektronikával kapcsolatos különféle kísérletekben, hogy nyomon kövessék a gyógyszerek és más molekulák mozgását a testben. Kiderült, hogy a kvantumpontok lehetőségeit ez nem meríti ki: a kutatók új alkalmazásokat találtak rájuk, és nyilvánvalóan ez komoly lépés lesz a gyógyszer-rezisztens kórokozók és az általuk okozott fertőzések elleni küzdelemben.
Antibiotikumok és kvantumtechnológiák: tudományos szintézis
Egy új vizsgálatban a kvantumpontok kísérleti változatával felszerelt antibiotikumok 1000 (!) Alkalommal hatékonyabbak voltak a baktériumok elleni küzdelemben, mint a "szokásos" verziók. A pont szélessége megegyezik egy DNS szálgal, amelynek csak átmérője 3 nm. Kadmium-telluridból készültek, egy stabil kristályos vegyületből, amelyet gyakran használnak a fotovoltaikában. A kvantumpontok elektronjai egy bizonyos frekvenciájú zöld fényre reagálnak, ami arra készteti őket, hogy kötődjenek a testben lévő oxigénmolekulákhoz és szuperoxidot képezzenek. Az abszorbeáló baktériumok nem tudnak ellenállni az antibiotikumoknak - egy ilyen "ebéd" után a belső kémiája teljesen megszakad.
A tudósok csapata különböző számú kvantumpontot és az öt antibiotikum különböző koncentrációit keverte össze, hogy a minták széles skáláját létrehozhassa a teszteléshez. Ezután ezeket a mintákat öt gyógyszerrezisztens baktériumtörzshez adták, beleértve a meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus-t, más néven MRSA-t. 480 tesztben, különféle kvantumpontok, antibiotikumok és baktériumok kombinációjával, a kvantumpont minták több mint 75% -a képes volt gátolni a baktériumok szaporodását, és még alacsonyabb antibiotikum-adagokkal is teljesen elpusztítani a baktériumokat.
Antibiotikumokkal szembeni rezisztencia: a 21. század csapása
Promóciós videó:
Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) szerint az antibiotikum-rezisztencia az egyik legnagyobb fenyegetés az élelmezésbiztonságra, az egészségre és a fejlődésre a világon. Bármely országban bárkit érinthet: a múltban könnyen kezelhető fertőzések (például gonorrhoea, tüdőgyulladás és tuberkulózis) az évek során egyre inkább rezisztensek az antibiotikumokkal szemben, és ezért egyre nehezebb megbirkózni velük. A nyilvánvaló egészségügyi kockázatok és a még magasabb halálozási arányok mellett az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia hatással van a gazdaságra is, mivel növeli az orvosi költségeket és meghosszabbítja a kórházi tartózkodás hosszát. És bár az ellenálló képesség kifejlődése természetes evolúciós folyamat, az emberek még jobban rontják ezt. Például az emberek antibiotikumokkal való visszaélése és gyakori használata,és állatokban hirtelen felgyorsítja ezt a folyamatot.
Csak az Egyesült Államokban évente legalább 2 000 000 ember szenved fokozott antibiotikum-rezisztenciától. Ha ez nem változik, az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia több mint 10 millió embert fog megölni 2050-ig! Ezért a kutatók szerte a világon sokféle módon befolyásolják ezt a tendenciát. Egyesek a CRISPR segítségével közvetlenül támadják meg a baktériumokat, mások pedig módszereket keresnek a gombás fertőzések leküzdésére. A tudósok még a rezisztencia kialakulásának mechanizmusával is megpróbálják megbirkózni, és megfosztják a baktériumokat fő előnyeiktől.
Következtetés
Természetesen a kvantum pontok használata szintén nehézségekbe ütközik. Az egyik a könnyű, amely aktiválja a folyamatot: nemcsak forrással kell rendelkeznie, hanem maga a sugárzás is csak néhány milliméter húson keresztül ragyog. Ezért a kvantumterápia jelenleg csak a felületes problémák megoldására igazán hatékony. Ennek ellenére ezt a problémát nagyon elegáns módon lehet megkerülni: a csapat már azon dolgozik, hogy olyan nanorészecskéket hozzon létre, amelyek reagálnak az infravörös fényre - az egész test áthalad és felhasználható akár olyan fertőzések kezelésére is, amelyeknek gócjai a lágy és a csontszövet mélyén fekszenek.
Vaszilij Makarov