研究:超短激光脉冲可在不伤害人类细胞的情况下杀死超级细菌

抗生素是20世纪最重要的发明之一,但随着细菌对其产生抗药性,其有效性正在直线下降。现在,来自圣路易斯华盛顿大学的研究人员指出,超短脉冲的激光可以杀死细菌和病毒,而不会伤害到人体细胞。

研究:超短激光脉冲可在不伤害人类细胞的情况下杀死超级细菌

耐多药的“超级细菌”的兴起是一个迫在眉睫的健康危机,根据一些研究,到2050年,每年可能会有多达1000万人死亡。我们的最后一道防线已经开始失效,一些菌株现在对正在使用的每一种抗生素都有抗性。

虽然新的抗生素一直有在开发中,但这只是把问题踢到了路上。为了打破这个循环,科学家们正在研究其他杀死细菌的方法,这些方法是它们无法进化出抗性的--物理攻击,如锯齿状材料、合成聚合物、分子钻、液体金属粉碎机、毒箭分子和黑磷涂层。

而现在我们也许可以将激光加入到这个列表中。华盛顿州的研究人员以前一直有在探索超短脉冲激光如何能杀死病毒和普通细菌,但在新的研究中,他们调查了它们能多好地摧毁抗生素抗性细菌以及难以杀死的细菌孢子。

研究小组将重点放在两个特定的超级细菌物种上:耐多药的金黄色葡萄球菌(MRSA)和产生ESBL的大肠杆菌,它们分别代表了两个主要类别的细菌之一,即革兰氏阳性和革兰氏阴性。他们还瞄准了蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)孢子,它们是食源性病原体,可以在煮沸或烹调后存活。

果然,激光脉冲消灭了超99.9%的每种微生物。该团队说,这项技术之所以有效,是因为激光激发了病毒和细菌内部的蛋白质结构,进而导致它们的一些分子键断开。由于断裂的两端几乎是随机连接的,所以蛋白质功能在微生物内部关闭并杀死它们。

重要的是,激光脉冲不会伤害到人体细胞--该团队表示,它们需要更强大的几个数量级才能对我们构成威胁。这可能使它们成为刺激性化学品、辐射或热的更安全的消毒剂替代品。

这项研究的论文第一作者Shaw-Wei Tsen表示:“超短脉冲激光技术能独特地灭活病原体,同时保存人类蛋白质和细胞。想象一下,如果在关闭手术伤口之前,我们可以用激光束扫描该部位并进一步减少感染的机会。我可以看到这项技术很快就会被用于体外消毒生物制品,甚至在未来通过让病人进行透析并将血液通过激光治疗装置来治疗血液感染。”


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