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Matando bactérias com lasers. Light lida com patógenos resistentes a antibióticos

O mundo está enfrentando uma crise crescente Resistência a antibióticos enfrentou. O uso excessivo de antibióticos na medicina, na indústria de alimentos e nos cosméticos leva à ocorrência de bactéria resistente a antibióticos. A penetração dos antibióticos no meio ambiente, com concentrações em alguns rios excedendo os níveis seguros em 300 vezes, força os patógenos a desenvolver continuamente resistência aos antibióticos. Centenas de genes bacterianos de resistência a antibióticos foram descobertos no intestino de crianças. Sem novos antibióticos ou outras soluções, o cenário de pessoas morrendo novamente de infecções comuns ou doenças atualmente inofensivas torna-se real.

Uma estratégia fora do repertório químico é o uso métodos físicos como luz ultravioleta, radiação gama ou calor. Embora esses métodos sejam eficazes na inativação de patógenos, eles causam danos graves aos tecidos e, portanto, não podem ser usados ​​na prática clínica.

É por esta razão que alguns cientistas estão interessados ​​neste luz visível. Em baixa intensidade, é suave para o tecido e ao mesmo tempo tem a capacidade de inativar bactérias, vírus e outros patógenos. Os especialistas que estudam este problema estão especialmente interessados ​​em Laser de femtosegundoque emitem pulsos de luz ultracurtos, cuja duração é especificada em femtossegundos (1 femtossegundo é 1/1 000 000 000 000 000 XNUMX de segundo).

 Fonte da imagem: Pixabay / Aqueles


Pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Washington demonstraram que pulsos ultracurtos na faixa de luz visível - com comprimento de onda de 415-425 nm - podem ser uma arma eficaz contra bactérias resistentes a antibióticos e seus esporos.


Os cientistas têm isso Laser testado em Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) e E. coli. Essas bactérias são muito resistentes a inúmeras influências físicas e químicas. a Laser também foi testado em esporos de Bacillus cereus, que podem causar intoxicação alimentar e sobreviver ao cozimento. Os testes mostraram que o Laser 99,9% das bactérias tratadas com ele é inativado.

Os pesquisadores explicam que, assim que o laser atinge determinado nível, ele começa a desativar os vírus. Quando a potência é aumentada, também afeta as bactérias. No entanto, sua luz permanece segura para o tecido humano. Apenas um aumento de ordem de magnitude na produção mata as células. Então aí está uma janela terapêutica específicaque permite o uso seguro.

Os pulsos de laser ultracurtos inativam os patógenos sem danificar as proteínas e células humanas. Imagine se o cirurgião pudesse desinfetar uma ferida com um laser antes de fechá-la. Acho que essa tecnologia poderá em breve ser usada para desinfetar produtos biológicos in vitro e, em um futuro próximo, também poderá ser usada para desinfetar a corrente sanguínea. Os pacientes podem fazer diálise e seu sangue pode ser passado por um dispositivo a laser para desinfetá-lo, diz o principal autor do estudo, Shew-Wei Tsen.

Junto com o professor Samuel Achilefu, Tsen tem estudado a habilidade há anos pulsos de laser ultracurtosPara matar patógenos. Eles já demonstraram que inativam vírus e bactérias "normais". Agora, em colaboração com Shelley Haydel, professora de microbiologia da Arizona State University, eles expandiram suas pesquisas para incluir esporos e bactérias resistentes a antibióticos.

Vírus e bactérias contêm densamente compactados Estruturas de proteínas. O laser os desativa vibrando essas estruturas com tanta força que algumas das ligações nas proteínas se rompem (desnaturam). Essa extremidade quebrada tenta se conectar a algo o mais rápido possível e geralmente se conecta a uma estrutura diferente daquela à qual estava conectado antes. Desse modo, surgem conexões anormais dentro e entre as proteínas do patógeno, o que faz com que as proteínas não funcionem mais adequadamente e, portanto, o patógeno deixe de funcionar.

Tudo o que vem de humanos ou animais pode estar contaminado com patógenos. Todos os produtos sangüíneos são testados para patógenos antes de entrarem no corpo do paciente. O problema, entretanto, é que precisamos saber o que procuramos. Se um novo vírus circulasse no sangue, como era o caso do HIV nas décadas de 1970 e 1980, ele poderia entrar na corrente sanguínea com esses produtos. Os pulsos ultracurtos do laser são um método que pode ser usado para garantir que os produtos sanguíneos estejam livres de patógenos.