I den ständigt eskalerande evolutionära kampen med läkemedelsresistenta bakterier, människor kan snart ha ett ben upp tack vare adaptiva, ljusaktiverad nanoterapi utvecklad av forskare vid University of Colorado Boulder.
Antibiotikaresistenta bakterier som t.ex Salmonella, E coli och Stafylokock infektera cirka 2 miljoner människor och döda minst 23, 000 personer i USA varje år. Ansträngningar för att motverka dessa så kallade "superbugs" har konsekvent misslyckats på grund av bakteriernas förmåga att snabbt anpassa sig och utveckla immunitet mot vanliga antibiotika som penicillin.
Ny forskning från CU-Boulder, dock, föreslår att lösningen på detta stora globala problem kan vara att tänka litet – väldigt litet.
I resultat publicerade idag i tidskriften Naturmaterial , forskare vid institutionen för kemisk och biologisk teknik och BioFrontiers Institute beskriver nya ljusaktiverade terapeutiska nanopartiklar som kallas "kvantprickar". Prickarna, som är cirka 20, 000 gånger mindre än ett människohår och liknar de små halvledare som används i hemelektronik, framgångsrikt dödade 92 procent av läkemedelsresistenta bakterieceller i en labbodlad kultur.
"Genom att krympa dessa halvledare ner till nanoskalan, vi kan skapa mycket specifika interaktioner inom den cellulära miljön som bara riktar sig mot infektionen, sa Prashant Nagpal, en biträdande professor vid institutionen för kemi- och biologisk teknik vid CU-Boulder och en senior författare till studien.
Tidigare forskning har visat att metallnanopartiklar skapade av guld och silver, bland andra metaller – kan vara effektiva för att bekämpa antibiotikaresistenta infektioner, men kan urskillningslöst skada omgivande celler också.
Kvantprickarna, dock, kan skräddarsys för särskilda infektioner tack vare deras ljusaktiverade egenskaper. Prickarna förblir inaktiva i mörker, men kan aktiveras på kommando genom att utsätta dem för ljus, tillåta forskare att modifiera våglängden för att förändra och döda de infekterade cellerna.
"Medan vi alltid kan lita på att dessa superbugs anpassar sig och bekämpar terapin, vi kan snabbt skräddarsy dessa kvantprickar för att komma på en ny terapi och därför slå tillbaka snabbare i denna evolutionära ras, sa Nagpal.
Det specifika med denna innovation kan bidra till att minska eller eliminera de potentiella biverkningarna av andra behandlingsmetoder, samt ge en väg framåt för framtida utveckling och kliniska prövningar.
"Antibiotika är inte bara en baslinjebehandling för bakterieinfektioner, men HIV och cancer också, " sa Anushree Chatterjee, en biträdande professor vid institutionen för kemi- och biologisk teknik vid CU-Boulder och en senior författare till studien. "Att misslyckas med att utveckla effektiva behandlingar för läkemedelsresistenta stammar är inte ett alternativ, och det är vad den här tekniken kommer närmare att lösa."
Nagpal och Chatterjee är medgrundarna av PRAAN Biosciences, Inc., en sten, Colorado-baserad start som kan sekvensera genetiska profiler med bara en enda molekyl, teknik som kan hjälpa till vid diagnos och behandling av superbug-stammar. Författarna har lämnat in ett patent på den nya quantum dot-teknologin.
