Con l'aiuto delle tecnologie quantistiche, gli scienziati sono riusciti ad aumentare l'efficacia degli antibiotici molte volte, il che aiuterà i medici ad affrontare il problema più importante del 21 ° secolo: la resistenza batterica ai farmaci.
I punti quantici sono i frammenti più piccoli di conduttori o semiconduttori i cui portatori di carica (cioè gli elettroni) sono limitati nello spazio in tutte e tre le dimensioni. In questo caso, la dimensione di una tale particella deve essere così piccola che gli effetti quantistici siano almeno in qualche modo significativi. Gli scienziati li usano al posto dei coloranti in vari esperimenti relativi alla fotoelettronica per tracciare i percorsi di movimento dei farmaci e di altre molecole nel corpo. Si è scoperto che il potenziale dei punti quantici non è esaurito da questo: i ricercatori hanno trovato nuove applicazioni per loro e, a quanto pare, questo sarà un passo serio nella lotta contro i patogeni resistenti ai farmaci e le infezioni che causano.
Antibiotici e tecnologie quantistiche: sintesi scientifica
In un nuovo studio, gli antibiotici dotati di una versione sperimentale di punti quantici si sono dimostrati 1000 (!) Volte più efficaci nel combattere i batteri rispetto alle loro versioni "normali". La larghezza del punto è equivalente a un filamento di DNA, che ha un diametro di soli 3 nm. Erano realizzati in tellururo di cadmio, un composto cristallino stabile spesso utilizzato nel fotovoltaico. Gli elettroni nei punti quantici reagiscono alla luce verde di una certa frequenza, che li fa legare alle molecole di ossigeno nel corpo e formare il superossido. I batteri che lo assorbono non possono resistere agli antibiotici - dopo un tale "pranzo" la loro chimica interna è completamente interrotta.
Il team di scienziati ha mescolato diversi numeri di punti quantici con diverse concentrazioni di ciascuno dei cinque antibiotici per creare un'ampia gamma di campioni da testare. Hanno quindi aggiunto questi campioni a cinque ceppi di batteri resistenti ai farmaci, tra cui lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina, noto anche come MRSA. In 480 test con varie combinazioni di punti quantici, antibiotici e batteri, oltre il 75% dei campioni di punti quantici è stato in grado di inibire la crescita batterica e persino uccidere completamente i batteri con dosi inferiori di antibiotici.
Resistenza agli antibiotici: il flagello del 21 ° secolo
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Secondo l'Organizzazione mondiale della sanità (OMS), la resistenza agli antibiotici è una delle maggiori minacce alla sicurezza alimentare, alla salute e allo sviluppo nel mondo. Può colpire chiunque in qualsiasi paese: infezioni che in passato erano facili da trattare (come gonorrea, polmonite e tubercolosi) diventano sempre più resistenti agli antibiotici nel corso degli anni e sono quindi più difficili da affrontare. Oltre agli ovvi rischi per la salute e ai tassi di mortalità ancora più elevati, la resistenza agli antibiotici ha un impatto sull'economia: fa aumentare i costi medici e aumenta la durata della degenza ospedaliera. E sebbene lo sviluppo della resilienza sia un processo evolutivo naturale, le persone riescono ad aggravarlo ancora di più. Ad esempio, l'abuso e l'uso frequente di antibiotici negli esseri umani,e negli animali accelera bruscamente questo processo.
Solo negli Stati Uniti, almeno 2.000.000 di persone ogni anno soffrono di una maggiore resistenza agli antibiotici. Se questo non cambia, la resistenza agli antibiotici ucciderà più di 10 milioni di persone entro il 2050! Pertanto, i ricercatori di tutto il mondo stanno lavorando per influenzare questa tendenza in vari modi. Alcuni usano CRISPR per attaccare direttamente gli agenti batterici, mentre altri cercano modi per combattere le infezioni fungine. Gli scienziati stanno persino cercando di far fronte al meccanismo stesso dell'emergere della resistenza e privare i batteri del loro principale vantaggio.
Conclusione
Naturalmente, anche l'uso dei punti quantici è irto di difficoltà. Uno di questi è la luce, che attiva il processo: non dovrebbe solo avere una sorgente, ma anche la radiazione stessa traspare solo attraverso pochi millimetri di carne. Pertanto, al momento, l'uso della terapia quantistica è veramente efficace solo per risolvere problemi superficiali. Tuttavia, questo problema può essere aggirato in un modo molto elegante: il team sta già lavorando alla creazione di nanoparticelle che reagiscono alla luce infrarossa: passa attraverso tutto il corpo e può essere utilizzata per trattare anche le infezioni, i cui focolai si trovano in profondità nei tessuti molli e ossei.
Vasily Makarov
