Kvanttehnoloogiate abil on teadlastel õnnestunud mitu korda tõsta antibiootikumide efektiivsust, mis aitab arstidel toime tulla 21. sajandi kõige olulisema probleemiga - bakterite resistentsusega ravimite suhtes.
Kvantpunktid on väikseimad juhtmete või pooljuhtide fragmendid, mille laengukandjate (s.o elektronide) ruum on kõigis kolmes mõõtmes piiratud. Sel juhul peab sellise osakese suurus olema nii väike, et kvantmõjud oleksid vähemalt mõnevõrra märkimisväärsed. Teadlased kasutavad neid värvainete asemel erinevates fotoelektroonikaga seotud katsetes, et jälgida ravimite ja teiste molekulide liikumist kehas. Selgus, et kvantpunktide potentsiaal seda ei ammenda: teadlased on nende jaoks leidnud uusi rakendusi ja ilmselt on see tõsine samm võitluses ravimresistentsete patogeenide ja nende põhjustatud nakkuste vastu.
Antibiootikumid ja kvanttehnoloogiad: teaduslik süntees
Uues uuringus on kvantpunktide eksperimentaalse versiooniga varustatud antibiootikumid osutunud bakterite vastu võitlemisel 1000 (!) Korda efektiivsemaks kui nende "tavalised" versioonid. Punkti laius võrdub DNA ahelaga, mille läbimõõt on ainult 3 nm. Need olid valmistatud kaadmiumi telluriidist, stabiilse kristalse ühendiga, mida sageli kasutatakse fotogalvaanikas. Kvantpunktide elektronid reageerivad teatud sagedusega rohelisele valgusele, mis põhjustab nende seondumist kehas hapniku molekulidega ja moodustab superoksiidi. Seda absorbeerivad bakterid ei suuda antibiootikumidele vastu panna - pärast sellist "lõunat" on nende sisekeemia täielikult häiritud.
Teadlaste meeskond segas erineva arvu kvantpunkte iga viie antibiootikumi erineva kontsentratsiooniga, et luua testimiseks lai valik proove. Seejärel lisasid nad need proovid viiele ravimresistentsete bakteritüvede hulka, sealhulgas metitsilliinresistentsele Staphylococcus aureus'ele, tuntud ka kui MRSA. 480 testis, mis hõlmasid kvantpunktide, antibiootikumide ja bakterite erinevaid kombinatsioone, suutis üle 75% kvantpunktproovidest pärssida bakterite kasvu ja isegi baktereid täielikult tappa väiksemate antibiootikumide annustega.
Antibiootikumiresistentsus: 21. sajandi nuhtlus
Reklaamvideo:
Maailma Terviseorganisatsiooni (WHO) andmetel on antibiootikumiresistentsus maailmas üks suurimaid ohte toiduga kindlustatusele, tervisele ja arengule. See võib mõjutada ükskõik millist riiki ükskõik millises riigis: Varem kergesti ravitavad nakkused (näiteks gonorröa, kopsupõletik ja tuberkuloos) muutuvad aastatega järjest vastupidavamaks antibiootikumide suhtes ja seetõttu on nendega raskem toime tulla. Lisaks ilmsetele terviseriskidele ja veelgi kõrgemale suremusele mõjutab antibiootikumiresistentsus majandust, kuna see suurendab ravikulusid ja pikendab haiglas viibimise aega. Ja kuigi vastupidavuse arendamine on loomulik evolutsiooniline protsess, õnnestub inimestel seda veelgi süvendada. Näiteks antibiootikumide väärkasutamine ja sagedane kasutamine inimestel,ja loomadel kiirendab see seda järsult.
Ainuüksi Ameerika Ühendriikides kannatab suurenenud antibiootikumiresistentsuse all igal aastal vähemalt 2 000 000 inimest. Kui see ei muutu, tapab antibiootikumiresistentsus 2050. aastaks enam kui 10 miljonit inimest! Seetõttu töötavad teadlased kogu maailmas, et mõjutada seda suundumust mitmel viisil. Mõni kasutab CRISPR-i bakteriaalsete toimeainete otseseks ründamiseks, teised aga otsivad võimalusi seenhaiguste vastu võitlemiseks. Teadlased üritavad isegi toime tulla resistentsuse tekkimise mehhanismiga ja jätta bakterid ilma oma peamisest eelisest.
Järeldus
Muidugi on kvantpunktide kasutamisel ka raskusi. Üks neist on valgus, mis aktiveerib protsessi: sellel ei peaks olema ainult allikas, vaid ka radiatsioon ise paistab läbi vaid mõne millimeetri viljaliha kaudu. Seetõttu on kvantteraapia kasutamine praegu tõeliselt tõhus ainult pealiskaudsete probleemide lahendamisel. Sellest hoolimata saab sellest probleemist väga elegantselt mööda hiilida: meeskond tegeleb juba infrapunavalgusele reageerivate nanoosakeste loomisega - see läbib kogu keha ja seda saab kasutada isegi nakkuste raviks, mille kolded asuvad sügaval pehmetes ja luukoes.
Vassili Makarov
