Ved hjælp af kvanteteknologier har forskere formået at øge effektiviteten af antibiotika mange gange, hvilket vil hjælpe lægerne med at tackle det vigtigste problem i det 21. århundrede - bakterieresistens over for medicin.
Kvantepunkter er de mindste fragmenter af ledere eller halvledere, hvis ladningsbærere (dvs. elektroner) er begrænset i rummet i alle tre dimensioner. I dette tilfælde skal størrelsen af en sådan partikel være så lille, at kvanteeffekten er mindst noget signifikant. Forskere bruger dem i stedet for farvestoffer i forskellige eksperimenter relateret til fotoelektronik for at spore veje til bevægelse af medikamenter og andre molekyler i kroppen. Det viste sig, at potentialet for kvantepunkter ikke udtømmes af dette: forskere har fundet nye applikationer til dem, og tilsyneladende vil dette være et alvorligt skridt i kampen mod lægemiddelresistente patogener og infektioner, som de forårsager.
Antibiotika og kvanteteknologi: Videnskabelig syntese
I en ny undersøgelse har antibiotika udstyret med en eksperimentel version af kvanteprikker vist sig at være 1000 (!) Gange mere effektive i bekæmpelse af bakterier end deres "almindelige" versioner. Punktbredden svarer til en DNA-streng, der kun er 3 nm i diameter. De blev fremstillet af cadmium Tellurid, en stabil krystallinsk forbindelse, der ofte blev anvendt i fotovoltaik. Elektronerne i kvantepunkter reagerer på grønt lys med en bestemt frekvens, hvilket får dem til at binde til iltmolekyler i kroppen og danne superoxid. Bakterierne, der optager det, kan ikke modstå antibiotika - efter en sådan "frokost" forstyrres deres interne kemi fuldstændigt.
Forskerholdet blandede forskellige antal kvanteprikker med forskellige koncentrationer af hver af de fem antibiotika for at skabe en lang række prøver til test. De føjede derefter disse prøver til fem stammer af lægemiddelresistente bakterier, herunder den methicillinresistente Staphylococcus aureus, også kendt som MRSA. I 480 test med forskellige kombinationer af kvantepunkter, antibiotika og bakterier var over 75% af kvanteprøveprøverne i stand til at hæmme bakterievækst og endda fuldstændigt dræbe bakterier med lavere doser af antibiotika.
Antibiotikaresistens: svøbe i det 21. århundrede
Salgsfremmende video:
Ifølge Verdenssundhedsorganisationen (WHO) er antibiotikaresistens en af de største trusler mod fødevaresikkerhed, sundhed og udvikling i verden. Det kan påvirke enhver i ethvert land: infektioner, der var lette at behandle i fortiden (såsom gonoré, lungebetændelse og tuberkulose) bliver mere og mere resistente over for antibiotika i årenes løb og er derfor vanskeligere at håndtere. Ud over de åbenlyse sundhedsrisici og endnu højere dødelighed har antibiotikaresistens indflydelse på økonomien: Det øger medicinske omkostninger og øger længden af hospitalets ophold. Og selvom udviklingen af modstandsdygtighed er en naturlig evolutionær proces, lykkes folk at forværre den endnu mere. For eksempel misbrug og hyppig brug af antibiotika hos mennesker,og hos dyr accelererer det denne proces kraftigt.
I USA alene lider mindst 2.000.000 mennesker hvert år af øget antibiotikaresistens. Hvis dette ikke ændrer sig, dræber antibiotikaresistens mere end 10 millioner mennesker i 2050! Derfor arbejder forskere over hele verden for at påvirke denne tendens på forskellige måder. Nogle bruger CRISPR til direkte angreb på bakteriemidler, mens andre ser efter måder at bekæmpe svampeinfektioner på. Forskere forsøger endda at klare selve mekanismen for fremkomst af resistens og fratage bakterier deres største fordel.
Konklusion
Naturligvis er brugen af kvanteprikker også fyldt med vanskeligheder. En af dem er lys, der aktiverer processen: den skal ikke kun have en kilde, men også selve strålingen skinner kun igennem et par millimeter kød. Derfor er brugen af kvanteterapi i øjeblikket virkelig effektiv kun til at løse overfladiske problemer. Ikke desto mindre kan dette problem omgås på en meget elegant måde: teamet arbejder allerede på at skabe nanopartikler, der reagerer på infrarødt lys - det passerer gennem hele kroppen og kan bruges til at behandle jævnlige infektioner, hvis fokus ligger dybt i blødt og knoglevæv.
Vasily Makarov