Новая фототермическая обработка может помочь преодолеть устойчивость к антибиотикам. В этом методе агент преобразует ближний инфракрасный свет в локальный нагрев, который убивает патогены. Однако этот «преобразователь» нужно сначала активировать, как поясняют китайские ученые в журнале Angewandte Chemie. В этом случае целевые бактерии делают это сами. Другие виды бактерий не включают агент и остаются невредимыми.
Чрезмерное и неправильное использование антибиотиков привело к резкому увеличению количества особо опасных, резистентных бактерий. Фототермическое лечение представляет собой интересный новый подход к преодолению резистентности. Они включают локальное повышение температуры за счет воздействия света, что приводит к денатурации белков в микробах и их гибели. Для этого требуются вещества, способные эффективно преобразовывать свет в тепло. Предыдущие фототермические преобразователи неспецифически связывались с бактериями посредством электростатических взаимодействий. Это не позволяет избирательно ингибировать определенные бактерии, что желательно, поскольку большинство бактерий в нашем организме безвредны или даже необходимы, как некоторые кишечные бактерии.
Ученые под руководством Цзян-Фей Сюй и Си Чжана из Университета Цинхуа и Китайской академии наук (Пекин, Китай) разработали фототермический агент, который активируется только тогда, когда он «включается» бактериями.. Только определенные бактерии, известные как факультативные анаэробные бактерии, могут это делать.
Новое средство представляет собой комплекс, состоящий из трех молекул: производного перилендиимида в виде палочковидного центрального звена, оба конца которого расположены внутри полостей тыквообразных макроциклов (кукурбитурил). «Тыквы» препятствуют неспецифическому внедрению палочек в мембраны бактерий и в то же время предотвращают агрегацию палочек в стопки.
Некоторые реагенты могут восстанавливать перилендиимиды до анион-радикалов. Интересно, что факультативные анаэробные бактерии, такие как кишечная палочка, также могут это делать. Восстановление изменяет оптические свойства комплекса: анион-радикал может поглощать ближний инфракрасный свет и выделять энергию в виде тепла. Область вокруг E.coli становится очень теплой, что приводит к их гибели.
Напротив, аэробные бактерии, такие как Bacillus subtilis, не перегреваются, потому что они не включают трансформатор. Исследователи полагают, что гидрогеназы, ферментативные переносчики протонов, ответственны за восстановление и, следовательно, за «переключение».«Они обнаружены в больших количествах только в мембранах анаэробных и факультативно-анаэробных бактерий. Возможно, эти концепции можно будет использовать для разработки методов лечения, регулирующих баланс микробов, таких как кишечные бактерии.