data-mobile="true" data-tablet-width="1024" data-tablet-small-width="820" data-mobile-width="580">

Квантовые точки сделали антибиотики в 1000 раз мощнее: синтез физики и медицины

tochki

С помощью квантовых технологий ученым удалось во много раз повысить эффективность антибиотиков, что поможет медикам справиться с самой главной проблемой XXI века — устойчивостью бактерий к препаратам.

Квантовые точки — это мельчайшие фрагменты проводников или полупроводников, носители заряда (то есть электроны) которых ограничены в пространстве по всем трем измерениям. Размер такой частицы при этом должен быть настолько мал, чтобы квантовые эффекты были хоть сколько-нибудь существенными. Ученые используют их вместо красителей в различных экспериментах, связанных с фотоэлектроникой: это позволяет отслеживать пути движения лекарств и других молекул в организме. Оказалось, что этим потенциал квантовых точек не исчерпывается: исследователи нашли им новое применение и, судя по всему, это станет серьезным шагом в борьбе с устойчивыми к лекарствам патогенами и инфекциями, которые они вызывают.

Антибиотики и квантовые технологии: научный синтез

В новом исследовании антибиотики, снабженные экспериментальной версией квантовых точек, показали себя в 1000 (!) раз более эффективными в борьбе с бактериями, чем их «обычные» версии. Ширина точек эквивалентна нити ДНК, диаметр которой составляет всего 3 нм. Они были изготовлены из теллурида кадмия — стабильного кристаллического соединения, часто используемого в фотогальванике. Электроны квантовых точек реагируют на зеленый свет определенной частоты, что заставляет их связываться с молекулами кислорода в организме и образовывать супероксид. Бактерии, поглощающие его, не могут сопротивляться антибиотикам — после такого «обеда» их внутренняя химия полностью нарушается.

Команда ученых смешивала различные количества квантовых точек с различными концентрациями каждого из пяти антибиотиков, чтобы создать широкий диапазон образцов для тестирования. Затем они добавили эти образцы к пяти штаммам лекарственно-устойчивых бактерий, включая устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus, также известный как MRSA. В 480 тестах с различными комбинациями квантовых точек, антибиотиков и бактерий более 75% образцов с квантовыми точками смогли сдержать рост бактерий и даже полностью уничтожить бактерии с более низкими дозами антибиотиков.

Устойчивость к антибиотикам: бич XXI века

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), устойчивость к антибиотикам является одной из самых серьезных угроз для продовольственной безопасности, здоровья и развития в мире. Это может затронуть любого человека в любой стране: инфекции, которые в прошлом легко поддавались лечению (к примеру гонорея, пневмония и туберкулез), с годами обретают все большую устойчивость к антибиотикам, а потому справиться с ними все труднее. Помимо очевидных рисков для здоровья и даже повышения смертности, устойчивость к антибиотикам сказывается и на экономике: из-за нее растут расходы на медицину, а также увеличивается длительность пребывания пациентов в больницах. И хотя выработка устойчивости — это естественный эволюционный процесс, люди умудряются усугублять его еще больше. К примеру, неправильное и частое использование антибиотиков как у людей, так и у животных резко ускоряет этот процесс.

Только в США по меньшей мере 2 000 000 человек ежегодно страдают от увеличения резистентности к антибиотикам. Если ситуация не изменится, то к 2050 году устойчивость к антибиотикам станет причиной смерти более 10 миллионов человек! Поэтому исследователи по всему миру работают над тем, чтобы повлиять на эту тенденцию самыми разными способами. Некоторые используют методику CRISPR для непосредственной атаки бактериальных агентов, в то время как другие ищут способы противостоять грибковым инфекциям. Ученые даже пытаются справиться с самим механизмом возникновения резистивности и лишить бактерий их главного преимущества.

Заключение

Конечно, использование квантовых точек тоже сопряжено с рядом трудностей. Одной из них является свет, который активирует процесс: у него не просто должен быть источник, но еще и само излучение просвечивает лишь сквозь несколько миллиметров плоти. Поэтому на данный момент использование квантовой терапии по‑настоящему эффективно лишь для решения поверхностных проблем. Тем не менее, обойти эту проблему можно весьма элегантным способом: команда уже работает над созданием наночастиц, которые реагируют на инфракрасный свет — он проходит сквозь все тело и может быть использован при лечении даже инфекции, очаги которой залегают глубоко в мягких и костных тканях.

www.popmech.ru

Мы создали группу в ВК для того, чтобы быстро рассказывать вам новости. Подписывайтесь! → vk.com

Автор : btamedia

Читайте также

Виртуальный полет над Меркурием: видео

14-12-2017 Hits:6 Научные новости

Виртуальный полет над Меркурием: видео

С 2011 по 2015 годы на орбите Меркурия работала американская автоматическая станция «Мессенджер». На основе присланных ею данных специалисты NASA смоделировали виртуальный полет над поверхностью ближайшей к Солнцу планеты.

У новой цели New Horizons обнаружился спутник

14-12-2017 Hits:7 Научные новости

У новой цели New Horizons обнаружился спутник

Покинув систему Плутона, зонд New Horizons продолжает путешествие по поясу Койпера. Его следующая цель — объект MU69, и у него может быть спутник.

Обработка данных «Кассини» позволила подтвердить, что еще 200–300 миллионов лет назад у Сатурна не б…

14-12-2017 Hits:6 Научные новости

Обработка данных «Кассини» позволила подтвердить, что еще 200–300 миллионов лет назад у Сатурна не было системы колец

На этой неделе в США проходит ежегодное собрание Американского геофизического союза (AGU); его участники уже рассказали о том, как по спутниковым фотографиям моделировали первый за последние 54 года долгоживущий вулканический...

Насколько долго могла бы оставаться обитаемой планета, похожая на Марс, если бы она обращалась не во…

14-12-2017 Hits:6 Научные новости

Насколько долго могла бы оставаться обитаемой планета, похожая на Марс, если бы она обращалась не вокруг Солнца, а вокруг красного карлика?

На этот сложный вопрос ученые пытаются ответить, используя данные, собранные при помощи марсианской орбитальной миссии Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN).

PepsiCo заказала у Tesla 100 электрических грузовиков

14-12-2017 Hits:7 Научные новости

PepsiCo заказала у Tesla 100 электрических грузовиков

  Новый электрический грузовик Tesla постепенно продолжает привлекать новых клиентов. Автомобиль еще не выпустили, однако крупные торговые сети им уже заинтересовались и делают пока небольшие, но весьма показательные запросы на его...

Дональд Трамп подписал «Директиву №1», предполагающую возвращение США на Луну

14-12-2017 Hits:8 Научные новости

Дональд Трамп подписал «Директиву №1», предполагающую возвращение США на Луну

Слухи о планах Соединенных Штатов высадить астронавтов на Марсе за последние десятилетия не утихали ни на миг. Между тем с каждым годом в научной среде возрастало понимание технической сложности и...

Открыта первая комета прилетевшая к нам от другой звезды

30-10-2017 Hits:134 Научные новости

Открыта первая комета прилетевшая к нам от другой звезды

2017 - год астрономических сенсаций! Сначала поймали гравитационные волны от слияния нейтронных звезд.

Гипотеза симуляции не была и не может быть опровергнута

30-10-2017 Hits:161 Научные новости

Гипотеза симуляции не была и не может быть опровергнута

Когда весь мир был потрясен трагедией в Лас-Вегасе, мне писали совсем о другом: Скотт, действительно ли физики доказали, что Вселенная — не компьютерная симуляция, и мы не можем жить в...

ESA опубликовало фотографии выброса на комете Чурюмова-Герасименко

30-10-2017 Hits:112 Научные новости

ESA опубликовало фотографии выброса на комете Чурюмова-Герасименко

За два года пребывания у кометы Чурюмова-Герасименко аппарат Rosetta зафиксировал множество проявлений ее активности: увеличивающуюся кому, выбросы вещества, вызванные этими процессами изменения рельефа и даже улетевший с поверхности в открытый...

Бывшие сотрудники SpaceX начнут печатать ракеты на 3D-принтерах

25-10-2017 Hits:130 Научные новости

Бывшие сотрудники SpaceX начнут печатать ракеты на 3D-принтерах

Чего только не сделаешь для того, чтобы удешевить производство космических ракет раз эдак в десять! Вот, к примеру, бывшие сотрудники SpaceX и Bue Origin основали стартап Relativity Space, цель которого...