Новейшая разработка наноразмерных "дрелей" - молекулярных машин, убивающих бактерии, активируется видимым светом, говорится в новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances.
Молекулярные машины, разработанные химиками из Университета Райса в США, могут убивать грамотрицательные и грамположительные бактерии, включая метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA), всего за несколько минут. Авторы предлагают потенциальную стратегию для уничтожения бактерий, резистентных к антибиотикам, поскольку бактерии, не имеющие естественной защиты от механических захватчиков, вряд ли смогут выработать к ним устойчивость. "Я рассказываю студентам, что когда они будут в моем возрасте, COVID покажется прогулкой в парке, в сравнении с проблемой антибиотикорезистентности, которая будет убивать 10 миллионов человек в год ", - говорит старший автор Джеймс Тур, профессор химии, материаловедения и наноинженерии в Университете Райса.
Эти молекулярные машины основаны на работе лауреата Нобелевской премии Бернарда Феринга, который в 1999 году разработал первую молекулу с ротором и заставил ее непрерывно вращаться в одном направлении. Тур и его сотрудники совершенствовали эти молекулярные машины с момента начала их исследований в 2017 году, и их новейшая версия получает энергию от видимого света с длиной волны 405 нанометров, который вращает молекулярный ротор с невероятной скоростью от двух до трех миллионов раз в секунду.
Ранее для активации наномашин применялось УФ-излучение, которое может быть вредно для человека. Авторы добились активации видимым светом путем добавления азотной группы (амина).
"Молекулы были дополнительно модифицированы различными аминами либо в статорной (неподвижной), либо в роторной части молекулы, чтобы способствовать взаимодействию между протонированными (положительно заряженными) аминами машин и отрицательно заряженной бактериальной мембраной", - объясняет Тур.
Исследователи также обнаружили, что наномашины могут эффективно разрушать бактериальные биопленки и персистирующие клетки, которые стали толерантными к антибиотикам. "Даже если антибиотик убивает большую часть колонии, часто остается несколько клеток-персистеров, которые по какой-то причине не погибают", - объясняет Тур. "Но для дрелей это не имеет значения". По словам Тура, эти сверла также могут возродить антибактериальные препараты, которые в настоящее время считаются неэффективными, поскольку "сверление мембран микроорганизмов позволяет обычно неэффективным препаратам проникать в клетки и преодолевать врожденную или приобретенную резистентность бактерий к антибиотикам".
Авторы продолжат работу над улучшением способности машины поражать бактерии и избегать клеток млекопитающих, присоединяя к дрелям пептидные метки, специфичные для бактерий, чтобы направить их на патогены. "Но даже без этого пептид может быть нанесен на место скопления бактерий, например, на область ожоговой раны", - добавляет Тур.
