Ljusaktiverade nanopartiklar, även känd som kvantprickar, kan ge en avgörande ökning av effektiviteten för antibiotikabehandlingar som används för att bekämpa läkemedelsresistenta superbugs som t.ex. E coli och Salmonella , Ny forskning från University of Colorado Boulder visar.

Multi-läkemedelsresistenta patogener, som utvecklar sitt försvar snabbare än nya antibiotikabehandlingar kan utvecklas för att behandla dem, kostade USA uppskattningsvis 20 miljarder dollar i direkta sjukvårdskostnader och ytterligare 35 miljarder dollar i förlorad produktivitet 2013.

CU Boulder forskare, dock, kunde återpotentiera befintliga antibiotika för vissa kliniska isolatinfektioner genom att introducera nanokonstruerade kvantprickar, som kan utplaceras selektivt och aktiveras eller avaktiveras med hjälp av specifika våglängder av ljus.

Istället för att attackera de infekterande bakterierna på konventionellt sätt, prickarna frigör superoxid, en kemisk art som stör bakteriens metabola och cellulära processer, utlöser en kampsvar som gör den mer mottaglig för det ursprungliga antibiotikumet.

"Vi har utvecklat en en-två knockout-stämpel, sa Prashant Nagpal, en biträdande professor vid CU Boulders avdelning för kemi- och biologisk teknik (CHBE) och medförfattare till studien. "Bakteriens naturliga kampreaktion [på prickarna] gör den faktiskt mer sårbar."

Resultaten, som publicerades idag i tidskriften Vetenskapens framsteg , visar att prickarna minskade den effektiva antibiotikaresistensen hos de kliniska isolatinfektionerna med en faktor 1, 000 utan att ge negativa biverkningar.

"Vi tänker mer som buggen, " sa Anushree Chatterjee, en biträdande professor i CHBE och medförfattare till studien. "Detta är en ny strategi som motverkar infektionens normala styrka och katalyserar antibiotikan istället."

Medan andra tidigare antibiotikabehandlingar har visat sig vara för urskillningslösa i sin attack, kvantprickarna har fördelen att de kan arbeta selektivt på intracellulär nivå. Salmonella , till exempel, kan växa och föröka sig inuti värdceller. Prickarna, dock, är små nog att glida in och hjälpa till att rensa infektionen inifrån.

"Dessa superresistenta buggar finns redan just nu, speciellt på sjukhus, " sade Nagpal. "Det är bara en fråga om att inte kontraktera dem. Men de är en mutation ifrån att bli mycket mer utbredda infektioner."

Övergripande, Chatterjee sa, den viktigaste fördelen med quantum dot-teknologin är att den erbjuder kliniker ett anpassningsbart mångfacetterat tillvägagångssätt för att bekämpa infektioner som redan spänner gränserna för nuvarande behandlingar.

"Sjukdomar fungerar mycket snabbare än vi gör, " sa hon. "Medicin behöver också utvecklas."

Går framåt, forskarna föreställer sig kvantprickar som en slags plattformsteknologi som kan skalas och modifieras för att bekämpa ett brett spektrum av infektioner och potentiellt expandera till andra terapeutiska tillämpningar.