Den livshotande bakterien som kallas MRSA kan lamslå ett sjukhus eftersom den sprider sig snabbt och är resistent mot behandling. Men forskare rapporterar att de nu gör framsteg i en ny teknik som undviker antibiotika. Istället, de använder ljus för att aktivera syre, som sedan utplånar antibiotikaresistenta bakterier. Metoden kan också användas för att behandla andra mikrobiella infektioner, och möjligen även cancer.

Forskarna presenterar sina resultat idag vid det 256:e nationella mötet och utställningen av American Chemical Society (ACS).

Kliniska anläggningar har för närvarande få alternativ när de försöker befria sina patienter från MRSA (meticillinresistent Staphylococcus aureus ). Veterans hälsovårdssystem, till exempel, anlitar infektionsförebyggande personal för att spåra handhygien. Går man ännu längre, en nyligen genomförd studie fann att desinficering av varje patient som tagits in på en akutvårdsinställning halverade antalet infektioner i blodomloppet. Dock, denna procedur är inte genomförbar på de flesta sjukhus.

"Istället för att ta till antibiotika, som inte längre fungerar mot vissa bakterier som MRSA, vi använder fotosensibilisatorer, mestadels färgämnesmolekyler, som blir upphetsade när de belyses med ljus, "Peng Zhang, Ph.D., säger. "Sedan, fotosensibilisatorerna omvandlar syre till reaktiva syrearter som attackerar bakterierna."

Även om andra team har experimenterat med att använda dessa typer av fotokatalysatorer för att döda bakterier, de förstörde inte tillräckligt med mikroorganismer för att effektivt skaka av sig infektioner. Fotosensibilisatorer i en molekylär form tenderar att inte vara tillräckligt inträngda för att göra betydande skada. Dessutom, många av dem är hydrofoba. Detta gör det svårt att dispergera dem i vattenhaltiga medier där mikroorganismer vanligtvis finns. För att övervinna dessa utmaningar, Zhangs grupp samarbetade med Neil Ayres, Ph.D., och hans team. Båda är vid University of Cincinnati. De gav sig i kast med att designa en ny, vattendispergerbar, hybrid fotosensibilisator - en som inkluderar nanopartiklar av ädelmetall dekorerade med amfifila polymerer för att fånga de molekylära fotosensibilisatorerna.

Teamet visade att den nya fotosensibilisatorn för nanopartiklar var mycket effektivare för att döda en mängd olika bakterier än motsvarande formuleringar som inte innehöll metallpartiklarna. Enligt Zhang, dessa nanopartiklar ger två fördelar. Metallen har en plasmonisk förstärkningseffekt som främjar genereringen av mer reaktiva syrearter, samtidigt som fotosensibilisatorerna koncentreras på ett ställe för en mer lokal träff på bakteriecellerna.

Zhang förklarar det så här:"Om du vill attackera ett slott, och du låter bara alla dessa människor attackera individuellt, det är inte särskilt effektivt. Istället, om du har samma antal personer grupperade som attackerar slottet vid ett tillfälle, det är möjligt att orsaka mer skada."

Zhang har ett patent relaterat till design av hybridfotosensibilisatorer, som kan formuleras till en spray eller gel. Han säger att när sprayen väl har utvecklats till en produkt, läkare kan sätta den på vilken yta som helst och sedan lysa upp den med blått eller rött ljus för att rensa bort bakterierna, inklusive MRSA, som kan finnas. Zhang säger också att metoden visar lovande i direkta sårapplikationer för att eliminera infektion och hjälpa till med läkning. Han har nyligen utfört experiment på laboratorieprover av mänsklig hud och fann att fotosensibilisatorn inte dödade hudceller.

Förutom att utrota MRSA, nanopartiklarna är idealiska för att förstöra hudcancerceller, säger Zhang. Nanopartiklarna fungerar effektivt med belysning av rött ljus, som har en lång våglängd som penetrerar djupt under huden – något som är viktigt för en hudcancerbehandling. Till sist, nanopartiklarna har visat sig eliminera nagelbäddssvamp.