Oporność bakterii na leczenie staje się w dzisiejszym świecie coraz większym zagrożeniem. Naukowcy z Uniwersytetu w Bergen w Norwegii razem z badaczami z QIMR Berghofer i Flinders University w Australii opracowali mieszankę octu i mikroskopijnych cząsteczek wykonanych z węgla i kobaltu, która może być rozwiązaniem tego problemu.
— Wiedzieliśmy, że ocet był od lat uważany za środek przeciwdrobnoustrojowy. Jednak jego kliniczne zastosowanie do dezynfekcji ran nie jest zalecane — powiedział „Newsweekowi” autor badania i profesor biologii molekularnej Nils Halberg. — Wynika to z faktu, iż wykazuje on nieznaczną aktywność przeciwbakteryjną wobec większości gatunków bakterii kolonizujących rany w stężeniach poniżej progu dyskomfortu skórnego (3 proc.). Pomyśleliśmy, że nawet jeśli nie zabija wszystkich szczepów bakterii, to prawdopodobnie je osłabia, pozwalając tym samym innym metodom leczenia być bardziej skutecznymi.
Wzrost oporności na antybiotyki
Przewlekłe rany mogą być szczególnie niebezpieczne dla osób starszych, z osłabionym układem odpornościowym i innymi schorzeniami. Obecnie na świecie obserwowany jest wzrost odporności na środki przeciwdrobnoustrojowe, który występuje, gdy bakterie, wirusy, grzyby i pasożyty nie reagują na antybiotyki i inne leki przeciwdrobnoustrojowe. Infekcje stają się coraz trudniejsze lub nawet niemożliwe do wyleczenia. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) określiła oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe, która często jest efektem nadużywania antybiotyków, jako jedno z największych globalnych zagrożeń dla zdrowia publicznego.
Naukowcy odkryli, że badane przez nich cząsteczki mogą pomóc zabić kilka niebezpiecznych gatunków bakterii, a ich skuteczność wzrasta po dodaniu kwasu octowego. Jak zauważa zespół, może to być ważnym krokiem w walce z odpornością na środki przeciwdrobnoustrojowe. Badanie opublikowane w magazynie The Lancet wykazało, że bakteryjna oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe była w 2019 r. bezpośrednio odpowiedzialna za 1,27 mln zgonów na całym świecie i powiązana z 4,95 mln kolejnych.
W celu stworzenia silnego środka przeciwdrobnoustrojowego naukowcy dodali do octu nanocząsteczki węglowych kropek kwantowych, które zawierały w sobie kobalt. Węglowe kropki kwantowe to bardzo małe nanocząsteczki (500 000 razy mniejsze niż ziarnko piasku).
— Znajdujące się w nich cząsteczki kobaltu wytwarzają reaktywny tlen, który uszkadza i zabija komórkę bakteryjną — wyjaśnia Halberg.
Usuwa infekcje i nie spowalnia gojenia się ran
Podczas badania naukowcy wykorzystali ocet o stężeniu 0,06 proc., który połączyli z zawierającymi kobalt nanocząsteczkami. Tę mieszankę wykorzystali do zabicia gatunków bakterii, które nie są wrażliwe na sam ocet — należały do nich lekooporny Staphylococcus aureus (wywołujący zakażenia gronkowcem złocistym), Escherichia coli (E. coli, powszechnie występująca w przewlekłych ranach) i Enterococcus faecalis (również występujący w zakażonych ranach).
Działanie zostało przetestowane na bakteriach i komórkach ludzkiej skóry w probówkach w warunkach laboratoryjnych. Po tym, jak naukowcy zaobserwowali skuteczność mieszanki, zaczęli leczyć rany myszy, które zostały uprzednio zainfekowane bakteriami odpornymi na antybiotyki. Wyniki wykazały, że usunęła ona infekcję i nie spowolniła gojenia się ran.
— Po ekspozycji na bakterie, nanocząsteczki wydają się je atakować zarówno z wnętrza komórki bakteryjnej, jak i na jej powierzchni, co powoduje ich pęknięcie. Co ważne, podejście to nie jest toksyczne dla ludzkich komórek i wykazano, że usuwa infekcje z ran myszy bez wpływu na gojenie — powiedział w oświadczeniu autor badania, biolog molekularny Adam Truskewycz z Flinders.
Nowa alternatywa leczenia zakażeń bakteryjnych
Jak dodał Halberg, zespół przewiduje, że tego rodzaju leczenie może być korzystne dla pacjentów, którzy borykają się z przewlekle zakażonymi ranami, jak np. osoby z cukrzycą typu 1.
— Mieszanka może być stosowana bezpośrednio na ranę po medycznym usunięciu z niej martwej, uszkodzonej lub zakażonej tkanki, ciał obcych i innych zanieczyszczeń. Alternatywnie, w preparacie można również namoczyć bandaże przed opatrzeniem rany lub zastosować go jako roztwór irygacyjny do dezynfekcji.
Halberg powiedział, że badanie wykazało także, w jaki sposób węglowe nanocząsteczki mogą być wykorzystywane do zwiększenia skuteczności tradycyjnych metod walki z bakteriami.
— Bakterie szybko ewoluują i jeśli są leczone środkami, które nie są wystarczająco silne, aby je zabić, mogą się do nich dostosować i zbudować odporność. Dodanie dwóch lub większej ilości związków przeciwdrobnoustrojowych znacznie zwiększa szansę na zabicie bakterii i zapobiega rozwojowi mechanizmów odporności — wyjaśnił. — Nasze leczenie mogłoby być nową alternatywą do stosowania z tradycyjnymi antybiotykami. Gdy bakteria próbuje dostosować się do leczenia, zmienia swoje wrodzone funkcje i ścieżki biochemiczne. Jeżeli kolejne leczenie może zatrzymać tę strategię adaptacyjną, komórka będzie prawdopodobnie zbyt obciążona, aby dalej się przystosowywać. Leczenie łączone, takie jak to opisane w naszym badaniu, może pomóc w ograniczeniu oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe.
Jednak zanim technologia będzie mogła być zastosowana wśród pacjentów z poważnymi infekcjami, musi ona przejść szereg badań klinicznych.
Odniesienie
Truskewycz, A., Choi, B., Pedersen, L., Han, J., MacGregor, M., & Halberg, N. (2025). Cobalt-Doped Carbon Quantum Dots Work Synergistically with Weak Acetic Acid to Eliminate Antimicrobial-Resistant Bacterial Infections. ACS Nano, 19(37), 33103–33117.
Tekst opublikowany w amerykańskim „Newsweeku”. Tytuł, lead i śródtytuły od redakcji „Newsweek Polska”.
