Bakteriell resistens mot antibiotika är ett ständigt växande problem för vården, jordbruk och hygien, tack vare deras urskillningslösa och ofta överdrivna användning.
Även om det är naturligt, växtbaserade antimikrobiella små molekyler kan erbjuda en potentiell lösning, de saknar ofta tillräcklig aktivitet och selektivitet för att uppfylla antibiotikakraven, och deras konventionella metoder aktivering kanske inte är kompatibla med biomedicinska applikationer.
Nu, dock, ett internationellt team av forskare tror att de har upptäckt ett svar på dessa problem.
I en ny studie, publicerad i tidningen Nano Futures , teamet visar att det är möjligt att använda atmosfäriskt tryckplasma för snabba, enstegs förstärkning av aktiviteten hos utvalda terpener-de flyktiga omättade hydrokol/kol som finns i eteriska oljor i växter-utan behov av kemikalier eller uppvärmning.
Medförfattare Dr Kateryna Bazaka, från Queensland University of Technology (QUT), Australien, sade:"Bakterier är de ultimata överlevande. De har oöverträffad förmåga att producera nya generationer på bara 20 minuter, snabbt utveckla resistens mot även de mest potenta läkemedlen, inklusive riktade antibiotika, och extraordinär genetisk, metabolisk, och fysiologisk mångfald och evolutionär anpassningsförmåga.
"Det är ingen överraskning, därför, att trots utvecklingen av potenta syntetiska antibiotika, bakterier är fortfarande en av de främsta orsakerna till dödlighet globalt. "
Medförfattare professor Ken Ostrikov, från QUT, sade:"Det finns naturligtvis nackdelar med antibiotika. De är överanvända, de stör kommensal mikrobiota och har potentiellt negativa dosberoende och sällsynta biverkningar, särskilt hos unga, äldre, och immunkompromitterade patienter. Mest oroväckande, de bidrar till utvecklingen av antibiotikaresistenta patogener.
"Utvecklingen av nya antibiotikastrategier och -material är, därför, avgörande."
Teamets tillvägagångssätt var att använda växt sekundära metaboliter (PSM). PSM är mycket olika, med mer än 12, 000 alkaloider, 8, 000 fenolföreningar, och 25, 000 terpenoider för närvarande kända. Dessutom, den naturliga rollen för många växt sekundära metaboliter är att inaktivera bakterier - något de har utvecklats för att göra effektivt under en extremt lång period. Slutligen, de mikrobiella processer och komponenter som de riktar sig till kan skilja sig från konventionella antibiotika, potentiellt minimera förekomsten av korsresistens.
Dock, 'aktivera' de antimikrobiella egenskaperna hos PSM:erna vid säkra doser kräver ofta antingen uppvärmning eller kemisk manipulation, gör processen antingen opraktisk, kostsam, eller lämnar en minskad effektivitet.
För att övervinna detta, teamet experimenterade med att använda icke-jämviktsbetingelser för atmosfäriskt tryckplasma för att uppnå snabb, enkelstegsaktivering av utvalda terpener, utan användning av kemikalier eller uppvärmning.
De testade sedan effektiviteten hos de aktiverade PSM:erna mot en mängd olika bakterier, inklusive Staphylococcus aureus, bakterierna är ofta ansvariga för stafylokockinfektioner.
Dr Bazaka sa:"Vi fann att en aktiverad terpinen-4-ol, en PSM med dokumenterad bredspektrumaktivitet, producerat en statistiskt signifikant minskning av antalet kolonibildande bakterieenheter, med fullständig inaktivering uppnådd inom fem minuter efter exponering.
"Våra resultat visar att plasmabehandling potentiellt kan användas för att förbättra PSM:s förmåga att nå och modifiera membranet hos den bakteriella mikroorganismen, och interagera med intracellulära mål.
"Betydande, aktiveringsmetoden är generisk, och kan därför eventuellt appliceras på andra molekyler och deras blandningar i ett försök att utöka sortimentet av effektiva antimikrobiella medel för avaktivering av patogena organismer i hygien, medicinska och livsmedelsapplikationer. "
