分子鉆具有靶向和消滅致命細(xì)菌的能力，這些細(xì)菌對幾乎所有抗生素都產(chǎn)生了抗藥性。在某些情況下，演習(xí)會使抗生素再次有效。

賴斯大學(xué)，德克薩斯農(nóng)工大學(xué)，比奧拉大學(xué)和達(dá)勒姆(英國)大學(xué)的研究人員表明，化學(xué)家詹姆斯·圖爾的賴斯實驗室開發(fā)的機(jī)動分子可在數(shù)分鐘內(nèi)有效殺死抗藥性微生物。

圖爾說：“到2050年，這些超級細(xì)菌每年可能殺死1000萬人，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了癌癥。” “這些是噩夢細(xì)菌;它們對任何東西都沒有反應(yīng)。”

電機(jī)以細(xì)菌為目標(biāo)，一旦被光激活，便會穿過它們的外部。

盡管細(xì)菌可以通過將抗生素拒之門外而進(jìn)化出對抗生素的抵抗力，但細(xì)菌卻無法抵抗分子演習(xí)。能夠穿過鉆頭開口的抗生素再次對細(xì)菌致命。

研究人員在美國化學(xué)學(xué)會期刊ACS Nano中報告了他們的結(jié)果。

Tour和杜倫皇家社會大學(xué)研究員，新論文的合著者羅伯特·帕爾(Robert Pal)在2017年推出了用于鉆穿細(xì)胞的分子鉆。這些鉆是槳狀分子，可以被提示以每秒300萬轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)當(dāng)用光激活時。

賴斯大學(xué)(Rice University)發(fā)明的電動納米機(jī)器和抗生素美羅培南暴露于肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)細(xì)菌，在透射電子顯微鏡圖像中顯示出破壞的跡象。黃色箭頭顯示細(xì)胞壁破壞的區(qū)域，而紫色箭頭顯示細(xì)胞質(zhì)從細(xì)胞中逃逸的位置。圖片提供：唐·圖斯哈拉·加爾巴達(dá)奇/得克薩斯州A&M

德克薩斯州A&M實驗室的首席科學(xué)家Jeffrey Cirillo和前萊斯研究人員Richard Gunasekera(現(xiàn)在在Biola)進(jìn)行的測試有效地殺死了肺炎克雷伯菌。靶細(xì)菌的顯微圖像顯示了馬達(dá)鉆穿細(xì)胞壁的位置。

“細(xì)菌不僅具有脂質(zhì)雙層，” Tour說。“它們有兩個雙層分子，并且蛋白質(zhì)和糖相互連接，因此，通常情況下，這些物質(zhì)不會穿過這些非常堅固的細(xì)胞壁。這就是為什么這些細(xì)菌難以殺死的原因。但是它們無法抵御這類分子的機(jī)器演練，因為這是機(jī)械作用，而不是化學(xué)作用。”

電機(jī)還增加了肺炎克雷伯菌對美羅培南的敏感性，美羅培南是一種細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性的抗菌藥物。“有時候，當(dāng)細(xì)菌發(fā)現(xiàn)一種藥物時，它不會讓它進(jìn)入。”圖爾說。“其他時候，細(xì)菌會通過讓其進(jìn)入滅活狀態(tài)而使藥物消滅。”

他說美洛培南是前者的一個例子。“現(xiàn)在我們可以穿過細(xì)胞壁了，”圖爾說。通過與分子鉆結(jié)合使用，可以為無效的抗生素注入新的生命。”

Gunasekera說，僅以少量納米機(jī)器為靶標(biāo)的細(xì)菌菌落殺死了多達(dá)17%的細(xì)胞，但添加美羅培南后增加到了65%。在進(jìn)一步平衡電動機(jī)和抗生素后，研究人員能夠殺死94%的引起肺炎的病原體。

賴斯大學(xué)(Rice University)發(fā)明的電動納米機(jī)器和抗生素美羅培南暴露于肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)細(xì)菌，在透射電子顯微鏡圖像中顯示出破壞的跡象。黃色箭頭顯示細(xì)胞壁破壞的區(qū)域，紫色箭頭顯示細(xì)胞質(zhì)從細(xì)胞中逸出的位置，紅色箭頭顯示細(xì)胞質(zhì)泄漏。圖片提供：唐·圖斯哈拉·加爾巴達(dá)奇/得克薩斯州A&M

圖爾說，納米機(jī)器可能在治療細(xì)菌，金黃色葡萄球菌MRSA，克雷伯菌或假單胞菌等細(xì)菌引起的皮膚，傷口，導(dǎo)管或植入物感染以及腸道感染方面具有最直接的影響。他說：“在皮膚上，在肺部或在胃腸道中，只要我們可以引入光源，我們就可以攻擊這些細(xì)菌。” “或者一個人可以讓血液流過一個裝有燈的外部盒子，然后回到體內(nèi)殺死血液傳播的細(xì)菌。”

Cirillo說：“我們最初對治療傷口和植入物感染非常感興趣。” “但是我們有辦法將這些波長的光傳遞給肺部感染，這種感染會引起肺炎，囊性纖維化和結(jié)核病的大量死亡，因此我們還將開發(fā)呼吸道感染治療方法。”

Gunasekera指出，引起尿路感染的膀胱傳播細(xì)菌也可能成為目標(biāo)。

該論文是本周巡回實驗室發(fā)表的兩篇論文之一，該論文提高了微觀納米機(jī)器治療疾病的能力。在另外一個出現(xiàn)在ACS Applied Materials Interfaces中的研究中，賴斯和得克薩斯大學(xué)MD安德森癌癥中心的研究人員使用對可見光反應(yīng)的機(jī)器而非以前使用的紫外線，對胰腺癌細(xì)胞的實驗室樣本進(jìn)行了攻擊。“這是又一大進(jìn)步，因為可見光不會對周圍的細(xì)胞造成太大的損害，”圖爾說。