Tego jeszcze nie było - stworzono laser do zabijania bakterii

Na świecie rośnie oporność bakterii na antybiotyki, co sprawia, że alternatywne formy ich zwalczania są niezwykle pożądane.

Naukowcy z Washington University School of Medicine w St. Louis odkryli, że lasery emitujące ultrakrótkie impulsy światła mogą zabijać lekooporne bakterie i ich przetrwalniki. Wyniki badań otwierają możliwość wykorzystania takich laserów do niszczenia bakterii, które trudno jest zabić innymi metodami. Wcześniej już wykazano, że technologia jest bezpieczna, a sam laser nie uszkadza ludzkich komórek.

- Technologia lasera ultrakrótkoimpulsowego w wyjątkowy sposób unieszkodliwia patogeny, zachowując ludzkie białka i komórki. Wyobraźmy sobie, że przed zamknięciem rany chirurgicznej moglibyśmy przeskanować miejsce zabiegu wiązką lasera i jeszcze bardziej zmniejszyć szanse na infekcję. Widzę, że technologia ta zostanie wkrótce wykorzystana do dezynfekcji produktów biologicznych in vitro, a nawet do leczenia zakażeń krwi w przyszłości poprzez poddawanie pacjentów dializie i przepuszczanie krwi przez urządzenie do obróbki laserowej - powiedział dr Shaw-Wei (David) Tsen, radiolog z Mallinckrodt Institute of Radiology (MIR) Uniwersytetu Waszyngtońskiego.

Tsen i jego zespół od lat badają właściwości bakteriobójcze laserów ultrakrótkoimpulsowych. Takie lasery mogą inaktywować wirusy i zwykłe bakterie bez szkody dla ludzkich komórek. W nowym badaniu, przeprowadzonym we współpracy z mikrobiolog prof. Shelley Haydel z Uniwersytetu Stanowego Arizony, rozszerzyli oni swoje badania na bakterie oporne na antybiotyki i ich przetrwalniki.

Naukowcy zastosowali lasery do zwalczania wielolekoopornego gronkowca złocistego (MRSA), który powoduje infekcje skóry, płuc i innych organów, oraz na Escherichia coli produkującej beta-laktamazy o rozszerzonym spektrum działania, która powoduje infekcje dróg moczowych, biegunki i infekcje ran. MRSA i E.coli są różnymi rodzajami bakterii, reprezentującymi dwie odległe gałęzie swojego królestwa. Badacze przyjrzeli się również przetrwalnikom bakterii Bacillus cereus, która powoduje zatrucia pokarmowe i psucie się żywności. Są one odporne na gotowanie.

We wszystkich przypadkach lasery zabiły ponad 99,9 proc. organizmów docelowych, zmniejszając ich liczebność ponad 1000 razy. Skąd takie liczby?

Wirusy i bakterie zawierają gęsto upakowane struktury białkowe, które mogą być wzbudzane przez laser o ultrakrótkich impulsach. Laser wywołuje drgania struktur białkowych, aż do zerwania niektórych wiązań chemicznych. Zerwane końce szybko przyłączają się ponownie do czegokolwiek, co mogą znaleźć, co powoduje bałagan wewnątrz i pomiędzy białkami. To z kolei sprawia, że mikroorganizm nie jest w stanie normalnie funkcjonować.

- Wcześniej opublikowaliśmy pracę, w której pokazaliśmy, że moc lasera ma znaczenie. Przy pewnej mocy lasera, inaktywujemy wirusy. Gdy zwiększamy moc, zaczynamy inaktywować bakterie. Ale potrzeba jeszcze większej mocy, i mówimy tu o rzędach wielkości, aby zacząć zabijać ludzkie komórki. Istnieje więc okno terapeutyczne, w którym możemy dostroić parametry lasera tak, aby zabić patogeny bez wpływu na komórki ludzkie - powiedział Tsen.

Ciepło czy promieniowanie są skuteczne w sterylizacji przedmiotów, ale większość z nich jest zbyt szkodliwa, aby stosować je na ludziach. Dzięki inaktywacji wszelkiego rodzaju bakterii i wirusów bez uszkadzania komórek, lasery ultrakrótkoimpulsowe mogą zapewnić nowe podejście do uczynienia produktów krwiopochodnych i innych produktów biologicznych bezpieczniejszymi.