זהב יכול להיות הנשק הסודי הבלתי צפוי שאנו צריכים נגד עמידות לאנטיביוטיקה

סטפילוקוקוס המקיף תאי דם לבנים מתים. (Callista Images/Getty Images)

מילוי כיסי חיידק בזהב יכול להיות דרך שימושית לסיים זיהום. באופן מתסכל, מדענים נאבקו להפוך את גוש הידע הזה לטיפול אנטי-מיקרוביאלי מעשי.

חוקרים מהאוניברסיטה הדרומית למדע וטכנולוגיה ומאוניברסיטת פודן בסין, ומאוניברסיטת לידס בבריטניה, איחדו כוחות לאחרונה כדי לארוז מחדש ננו-צבירי זהב כדי להפוך אותם למושכים יותר לחיידקים ופחות להזיק לגופנו שלנו.

על ידי אריגה של הזהב לשתי מולקולות בעלות רמות מנוגדות של דביקות אלקטרוסטטית, הצוות בנה חלקיק בעל פוטנציאל לנקב חורים בהגנה של פתוגנים חיידקיים נפוצים רבים מבלי להסתובב כדי לפגוע ברקמות הסובבות.

במבט ראשון, זהב אולי לא נראה כמו טיפול ברור להרג חיידקים. מופחת לאבק עדין בקנה מידה ננו, אלמנט כבד זה מסוגל לגרום נזק רציני.

אחת הדרכים שבהן ננו-חלקיקי זהב מנהלים זאת היא על ידי הקלת תגובות כימיות המשחררות מיני חמצן המסוגלים להזיק ל-DNA. אחר הוא להפריע לממברנות התא, מה שהופך אותם לחדירים יותר לחומרים רעילים שונים, כמו אנטיביוטיקה. הם יכולים גם לספוג אור מלייזר ביעילות רבה, מחממים וצולים את הסביבה שלהם.

למרבה הצער, דרכים שימושיות כאלה לניקוי זיהומים לא תמיד מבדילות בין חיידקים למארח, מסכנים את התאים שלנו מטיפולי ננו-חלקיקי זהב.

מה שדרוש הוא דרך לעודד חיידקים לגרוף כמה שיותר מהזהב, תוך הבטחה שהתאים שלנו לא יעשו את אותו הדבר.

בשנים האחרונות, מהנדסים תמרנו את התנהגותם של ננו-חלקיקי זהב בשתי דרכים.

האחת היא לשלוט במדויק על הגודל שלהם. שמירה על החלקיקים מתחת לשני ננומטר עוזרת לחלקיקים לחמוק דרך הכליות שלנו טוב יותר, מה שגורם ליציאה מהירה יותר מגופינו. אז החוקרים התמקדו בהגבלת גודל האשכולות שלהם ל-25 אטומים בלבד.

השני הוא לשלב מבנים כימיים 'דביקים' הנקראים ליגנדים, המעניקים תכונות שונות לכך לאפשר לעקוב אחריהם בקלות או עזרה לשלוט בצורת החלקיק .

במקרה זה, על ידי החלת ליגנד בעל מטען חיובי על האשכולות, הצוות קיווה שתאי חיידקים בעלי מטען שלילי יותר ימשכו את הזהב כמו סוודר מושך שיער חתול.

התאמה נוספת של החלקיקים כדי להפחית עוד יותר את הסיכוי שהם ישפיעו על גופו של המארח, תוביל רבות להפיכת טיפול בזהב למציאות קלינית. אבל למחקרים קודמים לא היה מזל לכסות ננו-חלקיקי זהב עם יותר מאשר ליגנד מסוג יחיד, שכן שיטות לשילוב ליגנדים בעלי כישרונות שונים נוטות להיות בלתי תואמות.

הפעם, לצוות הייתה נוסחה מנצחת, המבוססת על שילוב של תרכובת טעינה חיובית בשם פירידיניום וכן א zwitterion , תרכובת שיש לה קבוצות טעונות חיוביות ושליליות כאחד.

הפירידיניום עוזר להפוך את הזהב לאטרקטיבי יותר לחיידקים. ה-zwitterion נבחר על סמך מחקרים קודמים שהראו יציבות משופרת ותאימות מוגברת לרקמות בעלי חיים.

נבדק עלעמיד למתיצילין Staphylococcus epidermidis (MRSE), לננו-צבירי הזהב המוגדלים הייתה השפעה ברורה על יכולת ההצטברות של החיידקים. הוא גם יצר מיני חמצן תגובתיים, והשפיע על שלמות הממברנות שלו.

יותר טוב, כאשר לאחר מכן קיבלו מינון אנטיביוטי שונות, מספר החיידקים ירד. במקרה אחד, המינון הנדרש לעיכוב צמיחת ה-MRSE ירד יותר מפי 100.

בדיקות על חולדות עם דלקות עור MRSE עזרו לאשר את ננו-חלקיקי הזהב שסייעו לריפוי מבלי להסתובב ולהיות מטרד.

'על ידי כוונון שיטתי של היחס בין שני הליגנדים, זיהינו דרך להשתמש בננו-צבירי זהב לא רק כדי לפעול כסוכנים אנטי-מיקרוביאליים יעילים, אלא כמנגנון לשיפור העוצמה של אנטיביוטיקה שהפכה ללא יעילה בגלל עמידות לתרופות חיידקיות.' אומר דג'יאן ז'ואו, מהנדס כימי מלידס.

'למחקר יש משמעות על הדרך שבה אנחנו צריכים לחשוב על תגובה לעמידות לאנטי-מיקרוביאלית.'

הגברת העמידות לאנטיביוטיקההיא אחת הבעיות היותר דחופות ברפואה המודרנית, המאיימת להפוך כמה מההגנות המוערכות ביותר שלנו נגד זיהום לחסרות תועלת.

מציאת דרכים חדשותלהרוג חיידקים זה טוב ויפה. אבל מציאת דרכים להחזיק במגוון הטיפולים הקיימים שלנו תהיה גם הקלה עצומה.

זו יכולה להיות ממש הזדמנות פז לתת לנו הזדמנות שנייה להגנה מפני מחלות שגבו חיים רבים כל כך במהלך ההיסטוריה.

מחקר זה פורסם ב מדע כימיה .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.