Våben ilt til at dræbe infektioner og sygdomme

De livstruende bakterier kaldet MRSA kan lamme et hospital, da det spredes hurtigt og er resistent over for behandling. Men forskere rapporterer, at de nu gør fremskridt i en ny teknik, der undgår antibiotika. I stedet, de bruger lys til at aktivere ilt, som så udsletter antibiotika-resistente bakterier. Metoden kan også bruges til at behandle andre mikrobielle infektioner, og muligvis endda kræft.

Forskerne præsenterer deres resultater i dag ved det 256. nationale møde og udstilling i American Chemical Society (ACS).

Kliniske faciliteter har i øjeblikket få alternativer, når de forsøger at befri deres patienter for MRSA (methicillin-resistent Staphylococcus aureus ). Veteransundhedssystemet, for eksempel, hyrer infektionsforebyggende personale til at spore håndhygiejne. Går man endnu længere, en nylig undersøgelse viste, at desinficering af hver patient, der blev indlagt i en akut pleje, halverede antallet af infektioner i blodbanen. Imidlertid, denne procedure er ikke mulig på de fleste hospitaler.

"I stedet for at ty til antibiotika, som ikke længere virker mod nogle bakterier som MRSA, vi bruger fotosensibilisatorer, mest farvestofmolekyler, som bliver ophidsede, når de belyses med lys, "Peng Zhang, Ph.D., siger. "Derefter, fotosensibilisatorerne omdanner oxygen til reaktive oxygenarter, der angriber bakterierne."

Selvom andre hold har eksperimenteret med at bruge disse typer fotokatalysatorer til at dræbe bakterier, de ødelagde ikke nok mikroorganismer til effektivt at ryste infektioner af sig. Fotosensibilisatorer i en molekylær form har en tendens til ikke at blive korralt nok til at gøre betydelig skade. Ud over, mange af dem er hydrofobe. Dette gør det vanskeligt at sprede dem i vandige medier, hvor mikroorganismer typisk findes. For at overkomme disse udfordringer, Zhangs gruppe samarbejdede med Neil Ayres, Ph.D., og hans hold. Begge er på University of Cincinnati. De satte sig for at designe en ny, vand-dispergerbar, hybrid fotosensibilisator - en, der inkluderer ædelmetal nanopartikler dekoreret med amfifile polymerer for at fange de molekylære fotosensibilisatorer.

Holdet viste, at den nye nanopartikel fotosensibilisator var meget mere effektiv til at dræbe en række bakterier end tilsvarende formuleringer, der ikke indeholdt metalpartiklerne. Ifølge Zhang, disse nanopartikler giver to fordele. Metallet har en plasmonisk forstærkende effekt, der fremmer dannelsen af ​​mere reaktive oxygenarter, samtidig med at fotosensibilisatorerne koncentreres ét sted for et mere lokaliseret hit til bakteriecellerne.

Zhang forklarer det på denne måde:"Hvis du vil angribe et slot, og du lader bare alle disse mennesker angribe individuelt, det er ikke særlig effektivt. I stedet, hvis du har det samme antal mennesker samlet, der angriber slottet på et tidspunkt, det er muligt at forårsage mere skade."

Zhang har et patent relateret til design af hybride fotosensibilisatorer, som kan formuleres til en spray eller gel. Han siger, at når sprayen er udviklet til et produkt, medicinske fagfolk kunne sætte det på enhver overflade og derefter oplyse det med blåt eller rødt lys for at rense bakterierne væk, inklusive MRSA, der kan være til stede. Zhang siger også, at metoden viser løfte i direkte sårapplikationer for at eliminere infektion og hjælpe med heling. Han har for nylig udført eksperimenter på laboratorieprøver af menneskelig hud og fundet ud af, at fotosensibilisatoren ikke dræbte hudceller.

Ud over at udrydde MRSA, nanopartiklerne er ideelle til at ødelægge hudkræftceller, siger Zhang. Nanopartiklerne fungerer effektivt med belysning af rødt lys, som har en lang bølgelængde, der trænger dybt ned under huden – noget der er vigtigt for en hudkræftbehandling. Endelig, nanopartiklerne har vist sig at eliminere neglesvamp.