Tlen do walki z infekcjami i chorobami

Ostatnia aktualizacja 28 lipca 2022

Zagrażająca życiu bakteria zwana gronkowcem złocistym (MRSA) może sparaliżować szpital, ponieważ szybko się rozprzestrzenia i jest odporna na leczenie. Naukowcy donoszą jednak, że poczynili postępy w pracach nad nową techniką, która pozwala uniknąć stosowania antybiotyków. Zamiast tego wykorzystują światło do aktywacji tlenu, który następnie niszczy bakterie odporne na antybiotyki. Metoda ta może być również stosowana w leczeniu innych infekcji bakteryjnych, a być może nawet nowotworów.

Placówki kliniczne mają obecnie niewiele alternatywnych rozwiązań, jeśli chodzi o próby pozbycia się MRSA (gronkowca złocistego opornego na metycylinę) u swoich pacjentów. Na przykład system opieki zdrowotnej weteranów zatrudnia personel zajmujący się profilaktyką zakażeń, który monitoruje higienę rąk. Idąc jeszcze dalej, w jednym z ostatnich badań stwierdzono, że dezynfekcja każdego pacjenta przyjętego do placówki opieki ostrej zmniejszyła o połowę liczbę zakażeń krwi. Jednak w większości szpitali taka procedura jest niewykonalna.

“Zamiast uciekać się do antybiotyków, które nie działają już na niektóre bakterie, takie jak MRSA, stosujemy fotouczulacze, czyli głównie cząsteczki barwnika, które są pobudzane przez światło” – mówi dr Peng Zhang. Następnie fotouczulacze przekształcają tlen w reaktywne formy tlenu, które atakują bakterie.

Chociaż inne zespoły eksperymentowały z wykorzystaniem tego typu fotokatalizatorów do zabijania bakterii, nie niszczyły one wystarczającej liczby mikroorganizmów, aby skutecznie zwalczać infekcje. Fotouczulacze w formie molekularnej zwykle nie są wystarczająco skoncentrowane, aby wyrządzić znaczące szkody. Ponadto wiele z nich ma właściwości hydrofobowe. Utrudnia to ich rozprzestrzenianie się w środowisku wodnym, w którym zazwyczaj występują mikroorganizmy. Aby sprostać tym wyzwaniom, grupa Zhanga współpracowała z dr Neilem Ayresem i jego zespołem. Obaj pracują na Uniwersytecie Cincinnati. Ich celem było zaprojektowanie nowego hybrydowego fotouczulacza, który rozpraszałby się w wodzie – takiego, który zawierałby nanocząstki metali szlachetnych ozdobione amfifilowymi polimerami w celu wychwytywania fotouczulaczy molekularnych.

Zespół wykazał, że nowy nanocząsteczkowy fotouczulacz był znacznie skuteczniejszy w zabijaniu różnych bakterii niż odpowiadające mu preparaty bez cząstek metalu. Według Zhanga, nanocząstki mają dwie zalety. Metal ma efekt wzmocnienia plazmonicznego, który sprzyja wytwarzaniu większej ilości reaktywnych form tlenu, a jednocześnie koncentruje fotouczulacze w jednym miejscu, dzięki czemu ich działanie na komórki bakterii jest bardziej zlokalizowane.

Zhang wyjaśnia to w następujący sposób: “Jeśli chcesz zaatakować zamek, a pozwolisz wszystkim ludziom atakować indywidualnie, nie będzie to zbyt skuteczne. Z drugiej strony, jeśli ta sama liczba osób zgrupuje się w jednym punkcie, może to spowodować większe szkody”.

Zhang opatentował hybrydowe środki fotouczulające, które można stosować w formie sprayu lub żelu. Twierdzi on, że po przekształceniu sprayu w produkt pracownicy medyczni mogliby nanosić go na dowolną powierzchnię, a następnie naświetlać ją niebieskim lub czerwonym światłem w celu usunięcia bakterii, w tym MRSA, które mogą się na niej znajdować. Zhang twierdzi również, że metoda ta może być stosowana bezpośrednio na rany w celu wyeliminowania infekcji i przyspieszenia gojenia. Ostatnio przeprowadził on eksperymenty na próbkach laboratoryjnych ludzkiej skóry i stwierdził, że fotouczulacz nie zabija komórek skóry.

Według Zhanga nanocząstki nie tylko zwalczają MRSA, ale także doskonale radzą sobie z niszczeniem komórek raka skóry. Nanocząstki działają skutecznie, gdy są oświetlane światłem czerwonym, którego długa fala przenika głęboko pod skórę – co jest ważne w leczeniu raka skóry. Ponadto wykazano, że nanocząsteczki eliminują grzybicę łożyska paznokcia.