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

Автор : btamedia

Читайте также

Mars Odyssey составил температурную карту Фобоса

16-10-2017 Hits:1 Научные новости

Mars Odyssey составил температурную карту Фобоса

29 сентября аппарат Mars Odyssey выполнил серию наблюдений Фобоса с использованием камеры THEMIS (Thermal Emission Imaging System), способной получать инфракрасные изображения. На основе этих данных была составлена температурная карта поверхности...

Ученые экспериментально подтвердили, что на Нептуне и Уране небо в алмазах

16-10-2017 Hits:4 Научные новости

Ученые экспериментально подтвердили, что на Нептуне и Уране небо в алмазах

В эксперименте, который имитировал внутренние условия ледяных планет-гигантов Солнечной системы, ученые впервые наблюдали «алмазный дождь». Исследование опубликовано в Nature Astronomy.

Разработана программируемая синтетическая кожа для роботов

16-10-2017 Hits:2 Научные новости

Разработана программируемая синтетическая кожа для роботов

Осьминоги вдохновили ученых на создание синтетической кожи для роботов, которая может самостоятельно менять свою форму.

Ионный двигатель NASA показал новый рекорд производительности

16-10-2017 Hits:2 Научные новости

Ионный двигатель NASA показал новый рекорд производительности

Разрабатываемый Мичиганским университетом и ВВС США новый ионный двигатель X3 для аэрокосмического агентства NASA установил новый рекорд эффективности. На фоне этих новостей у некоторых экспертов загорелись глаза, и все они...

Астрономы объяснили появление веретенообразных галактик

16-10-2017 Hits:1 Научные новости

Астрономы объяснили появление веретенообразных галактик

Немецким ученым удалось найти ранее неизвестные галактики в форме веретена и объяснить, как они образуются.

Впервые подробно исследован метеорит, рожденный в марсианском вулкане

16-10-2017 Hits:1 Научные новости

Впервые подробно исследован метеорит, рожденный в марсианском вулкане

Сегодня всем хорошо известно, что Марс — холодная, сухая и геологически мертвая планета. Но миллиарды лет назад, когда она была молодой, ее атмосфера была плотнее, а на поверхности была жидкая...

Археологи нашли золотую верхушку одной из последних пирамид Египта

13-10-2017 Hits:10 Научные новости

Археологи нашли золотую верхушку одной из последних пирамид Египта

Швейцарские и французские археологи нашли в "долине пирамид" в Саккаре золотую верхушку пирамиды, которая украшала гробницу матери Пепи II, одного из последних фараонов Древнего царства, сообщает Министерство по делам древностей...

Астрономы впервые рассмотрели противоположную сторону Галактики

13-10-2017 Hits:9 Научные новости

Астрономы впервые рассмотрели противоположную сторону Галактики

Астрономам впервые удалось найти радиосигнал, пришедший с дальней стороны Млечного Пути, которая экранирована от нас ярким и плотным центром Галактики и до сих пор никогда не открывалась ученым.

Космические миссии NASA оказались под угрозой из-за плутония-238

13-10-2017 Hits:6 Научные новости

Космические миссии NASA оказались под угрозой из-за плутония-238

В последние годы космические агентства всего мира планируют масштабные исследовательские миссии. Все они требуют огромного количества энергии, переносимой на борту космического аппарата. И если вблизи Солнца еще можно обойтись питанием...

Гигантский радиотелескоп FAST сделал первое открытие

13-10-2017 Hits:8 Научные новости

Гигантский радиотелескоп FAST сделал первое открытие

Через год с момента начала работы китайский 500-метровый радиотелескоп FAST сделал первое открытие — обнаружил два новых пульсара.