Ультракороткие лазерные импульсы уничтожают супербактерии, не повреждая клетки человека
Антибиотики были одним из важнейших изобретений 20-го века, но их эффективность резко падает по мере того, как бактерии вырабатывают к ним устойчивость. Теперь исследователи из университета в Сент-Луисе показали, что ультракороткие импульсы лазерного света могут убивать бактерии и вирусы, не повреждая клетки человека.
Рост числа «супербактерий» с множественной лекарственной устойчивостью — это надвигающийся кризис здоровья, который, согласно некоторым исследованиям, может унести до 10 миллионов жизней в год к 2050 году. Наша последняя линия защиты уже начинает давать сбои, а некоторые штаммы бактерий уже устойчивы ко всем используемым антибиотикам.
Новые антибиотики постоянно находятся в разработке, но это только частично решает проблему. Чтобы разорвать порочный круг, ученые исследуют другие методы уничтожения бактерий, к которым они не могут развить устойчивость, — физические атаки, такие как специальные материалы, синтетические полимеры, молекулярные сверла, измельчители жидких металлов, отравленные молекулы и покрытия из черного фосфора.
И теперь к этому списку добавились лазеры. Исследователи ранее изучали, как ультракороткие импульсы лазерного света могут убить вирусы и обычные бактерии, но в новом исследовании они изучали, насколько хорошо они могут уничтожать устойчивые к антибиотикам бактерии, а также трудноуничтожаемые бактериальные споры.
Команда сосредоточила свое внимание на двух конкретных видах супербактерий: Staphylococcus aureus (MRSA) с множественной лекарственной устойчивостью и E.coli, каждый из которых представляет одну из двух основных категорий бактерий, грамположительных и грамотрицательных. Они также были нацелены на споры Bacillus cereus, которые являются болезнетворными микроорганизмами пищевого происхождения, которые могут выжить при варке или приготовлении пищи.
И действительно, лазерные импульсы уничтожили более 99,9% каждого вида бактерий. Ученые говорят, что этот метод работает, потому что лазеры возбуждают белковые структуры внутри вирусов и бактерий, вызывая разрыв некоторых из их молекулярных связей. Поскольку разорванные концы соединяются почти случайным образом, функция белка внутри микроба отключается, убивая их.
Важно отметить, что лазерные импульсы не вредят человеческим клеткам — ученые говорят, что они должны быть на несколько порядков мощнее, прежде чем они станут угрозой для нас. Это может сделать их более безопасной дезинфицирующей альтернативой агрессивным химическим веществам, радиации или теплу.
«Лазерная технология с ультракороткими импульсами уникальным образом инактивирует патогены, сохраняя при этом человеческие белки и клетки», — говорит Шоу-Вей Цен, первый автор исследования.
«Представьте себе, если бы перед закрытием хирургической раны мы могли бы сканировать лазерным лучом это место и еще больше снизить вероятность заражения. Я вижу, что скоро эта технология будет использоваться для дезинфекции биологических продуктов in vitro и даже для лечения инфекций кровотока в будущем, помещая пациентов на диализ и пропуская кровь через устройство для лазерной обработки».
Исследование было опубликовано в Journal of Biophotonics.