尖头不锈钢和铜可代替抗生素 以物理形式消灭细菌

2024年05月23日 00:37 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

根据《自然》杂志上描述的一项全球调查,仅在 2019 年,抗生素耐药细菌造成的死亡人数就超过了艾滋病毒/艾滋病或疟疾。超级细菌与近500万人的死亡有牵连,直接导致127万多人死亡。联合国环境规划署的一份报告称,世卫组织将抗菌药耐药性(AMR)列为全球十大健康威胁之一,到2050年,为躲避我们的药物而进化的细菌可能会导致多达1000万人死亡。这相当于 2020 年全球死于癌症的人数。

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佐治亚理工学院的研究人员对这样的数字感到担忧是可以理解的,他们开始用机械方法而不是化学方法来对付 AMR。特别是,他们试图对付大肠杆菌、霍乱和沙门氏菌等革兰氏阴性菌,因为这些细菌含有一种保护性胶囊,使它们特别擅长对抗传统抗生素。

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该研究的第一作者 Anuja Tripathi 说:"不使用化学品杀死革兰氏阳性细菌相对容易,但由于革兰氏阴性细菌的细胞膜厚且多层,因此对付它们是一个巨大的挑战。如果这些细菌持续存在于物体表面,它们就会迅速生长。我的目标是开发一种不含抗生素的杀菌表面,它能有效对抗革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。"

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这项研究由佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院的博士后学者 Anjua Tripathi 领导

特里帕蒂的团队利用电化学工艺蚀刻不锈钢表面,制造出成千上万个微小的微钉。然后,他们再次利用电化学方法将铜离子粘合到钢表面。结果,这种材料可以从两个方面消灭 AMR 病原体。尖刺撕碎了它们的保护外膜,而铜--自古埃及时代起就以抗菌著称--则进一步降解了它们的细胞膜。

在测试中,钢和铜材料减少了 97% 的革兰氏阴性大肠杆菌,减少了 99% 的革兰氏阳性表皮葡萄球菌。实验表明,这种材料只需 30 分钟就能达到上述效果。

事实上,新材料只含有一层很薄的铜,这意味着它避免了材料的高成本,从而使新的钢/铜组合保持在可承受的范围内。而且,由于它能用尖刺刺碎细菌,因此可以防止虫子演变成逃避死亡的手段,而化学处理方法却可以做到这一点。

这已经不是我们第一次看到利用机械方法粉碎抗性细菌的材料了。仅在今年,我们就报道过一种受蜻蜓翅膀启发的尖刺钛材料,它能粉碎一种常见的呼吸道病毒;还报道过一种纳米晶体上的尖刺,它能在光照下旋转,将细菌切碎。佐治亚理工学院的这项研究在铜的基础上更进一步,而根据卫生机构关于 AMR 的可怕警告,我们真的有足够的办法来对抗超级细菌的攻击吗?

这项研究发表在《小型》杂志上。

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