Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. Массив нанопалочек металлического золота (TEM, размер метки 100 нм) и спектр их поглощения.
Рисунок 2. Синегнойная палочка и наночастицы золота: А – без антител; В – нанопалочки конъюгированы с антителами к P.aeruginosa, благодаря чему прикрепляются к бактерии (ТЕМ, размер метки 500 нм).
Рисунок 3. Синегнойная палочка и наночастицы золота: до облучения бактерии живы (зеленое окрашивание); после облучения в ближнем инфракрасном диапазоне большинство клеток разрушены (красное окрашивание).

Там, где антибиотики бессильны

Ключевые слова:  золотые наночастицы, периодика, фотодинамическая терапия

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

14 декабря 2007

Фототермическое разрушение клеток в настоящее время является перспективным направлением как при терапии рака, так и в лечении инфекционных заболеваний. Суть явления такова: наночастицы золота имеют максимум поглощения в ближней инфракрасной области, и при облучении соответствующим светом сильно разогреваются. Если они при этом находятся внутри или вокруг каких-либо клеток (чего можно добиться путем конъюгации золотых частиц с антителами или другими молекулами), то эти клетки погибают.

При лечении инфекционных заболеваний всё более актуальной становится проблема устойчивости патогенных организмов к антибиотикам. Например, синегнойная палочка Pseudomonas aeruginosa, широко распространенный и довольно неприятный паразит, который поражает (и часто – даже со смертельным исходом!) практически любые ткани ослабленного организма, обладает устойчивостью к очень широкому спектру антибиотиков. Некоторые штаммы этой бактерии вообще не чувствительны ни к одному из применяемых антибиотиков, поэтому обычные методы лечения оказываются недейственными.

Тут-то на помощь и могут прийти наночастицы золота и фотодинамическая терапия! Так решили исследователи из Южной Каролины, США. Ученые синтезировали золотые нанопалочки размером 68 нм в длину и 18 нм в диаметре, максимум поглощения для которых наблюдается при длине волны около 785 нм (рисунок 1), и ковалентно пришили к этим палочкам антитела к синегнойной палочке. Затем такие частицы были добавлены к клеткам (рисунок 2). Наконец, клетки облучили лазером (785 нм, 50 мВатт) в течение 10 минут. Оказалось, что результат соответствует ожиданиям: выжило лишь 25% бактерий по сравнению с необлученным образцом (рисунок 3). Таким образом, фотодинамическая терапия, по-видимому, может быть успешно применена там, где антибиотики бессильны.

Работа «Targeted Photothermal Lysis of the Pathogenic Bacteria, Pseudomonas aeruginosa, with Gold Nanorods» опубликована в Nano Letters.


Источник: ASC Publications



Комментарии
Шварев Алексей, 14 декабря 2007 23:47 
Слушайте, мы тут уже вроде обсуждали, что для введения лекарств, основанных на антителах в кровь нужно подавить иммунный ответ организма. Это как? Подхватил чел палочку или там чумку, а мы его ну кормить этими коллоидными частицами и препаратом подавлающим иммунный ответ (вроде как чел СПИДом болен)? А пациент не загнется раньше? А бактерии чего не эволюционируют? Замучаетесь искать новуe антитела.
Если бы мне понадобилось сделать антитела, не вызывающие иммунного ответа у пациента, я бы постаралась вырастить их в самом пациенте (или в культуре клеток пациента).

Кстати говоря, синегнойная палочка вроде бы живет в местах поранений, в катетерах, в верхних респираторных и мочеполовых путях. Зачем антитела в кровь? Намазал снаружи, и прекрасно.

Мне вот не очень понятно, что будет с окружающими тканями, когда разные бактерии начнут разогреваться и умирать. Боюсь, авторам статьи это тоже не очень ясно, потому что об испытаниях in vivo у них ничего не сказано даже в качестве прогноза.
Соколов Петр Сергеевич, 15 декабря 2007 14:14 
мне кажется 25% (как следует из заметки) убитых бактерий за 10 минут это слишком маленькая величина, наверника через часик другой коллония снова вырастет до прежнего размера.
Трусов Л. А., 15 декабря 2007 15:43 
25 выжило, конечно
Ага, фототермическая терапия. Не фотодинамическая (отсутствуют два критерия из трёх – сенсибилизатор и активный кислород).
ВБИ это так: лёг чел в стационар с насморком и царапиной на левом пальце задней ноги, а умер через неделю от заражения крови. И ничего нельзя сделать, потому как MRPA (multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa). Даже (особенно!) в крутой клинике, ибо чем круче клиника, тем больше сильнодействующих современных препаратов, тем больше шансов появление устойчивых к ним внутрибольничных штаммов. Pseudomonas spp. вообще отличаются высокой приспособляемостью, их находили даже в аптечных флаконах 10%-ного повидон-йода. Пусть уж лучше фагоциты подавятся варёными микробами, чем собственными мёртвыми клетками (+ синегнойные экзотоксины). Вот ещё одна работа по изничтожению патогенов с помощью коллоидного золота… наверняка скоро количество перерастёт в качество (практическое применение).
Очень хочется надеяться 0,6 log это конечно ерунда - но лиха беда начало
Кстати, эта "условно-патогенная" микроба заводится прежде всего в субьектах с пониженным иммунитетом (или без оного).
Я думала, что фотодинамический - это когда что-нибудь происходит под действием света (высвобождение лекарства, разогревание частиц, гибель клеток и т.п.), а фототермический - это когда от света что-нибудь разогревается.
Красс Марта Ивановна, 17 декабря 2007 12:41 
Надо полагать, так как облучение происходит в максимуме поглощения наночастиц золота, происходит сильный разогрев самих наночастиц (в терминах квантовой механики - переход в возбужденное электронное состояние с возбуждением колебательных энергетических уровней). Поэтому-то метод и называется фототермический.
----Если бы мне понадобилось сделать антитела, не вызывающие иммунного ответа у пациента, я бы постаралась вырастить их в самом пациенте (или в культуре клеток пациента). ----

А успеете? Получение чистых антител процесс небыстрый... Пациент может и не дождаться.

Вроде как при такого рода гнойных поражениях предписывают повязки с трипсином. Хотя источника этого утверждения не назову.
Фототермический не разновидность фотодинамического?
Синегнойная палочка вроде от перекиси водорода неплохо умирает.

Насчет "успеете". При лечении от Pseudomonas aeruginosa введения антител в кровь пациента не требуется, повторю. А для какой-нибудь противоопухолевой терапии - думаю, можно попробовать успеть.
--- А бактерии чего не эволюционируют? Замучаетесь искать новуe антитела ---

Шварев Алексей! Вас не удивляют антимышиные антитела? Антикроличьи и т.п.? Почему же антисинегнойнопалочковые Вам не понравились? Или же эта бактерия мутирует с такой скоростью, что сегодня она синегнойная палочка, а завтрашние ее потомки - совсем другие организмы?
Федосеева Светлана Владимировна, да с точки зрения дословного перевода слова (фото - свет, динамис - сила) всё это вроде как "сила света", фотодинамика. Вопрос в общепринятости термина. Под словосочетанием фотодинамическая терапия ( Photodynamic therapy) подразумевают процесс воздействия на биологические объекты с учатием трёх обязательных вещей: света, сенсибилизатора (какого-нить красителя) и синглетного кислорода (или радикалов). Ну так принято. Кстати, в оригинале цитируемой статье этот термин нигде не употребляется, ведь так?
Ещё раз к слову о необходимости создания глоссария на сайте для определения терминов
А перекись - вещь хорошая, но не для внутреннего употребления. В смысле дезинфектант, а не лекарство. Внутривенно его не стоит...
Александр Борисович, спасибо, что ответили именно на тот вопрос, который задан. Но яснее не стало. Фотодинамическая терапия - это когда под действием света вещество выделило синглетный кислород, который всех убил. Так? А фототермическая - когда выделилось тепло, которое всех убило. Я правильно понимаю, что разница в этом? Это не применительно к данной статье, это просто ради уточнения понятий

Про внутривенную перекись никто ведь не говорил. Все умные и сами понимают. Как и про трипсин, и про антитела.
Шварев Алексей, 17 декабря 2007 23:05 
Светлана Владимировна, я ж не биолог. Вам виднее. Но смотрите: травим заразу антибиотиком и она вырабатывает механизм сопротивления. Скажем разрушает антибиотик хитрым ферментом. Мы добавляем в антибиотик препарат подавляющий синтез этого фермента и так далее.
Теперь убиваем заразу фототермически и получаем небольшое количество выживших мутантов-уродов. Неужели, (вам повторюсь, виднее) бактерия не попробует сделать что-то, чтобы конкретные антитела стали неэффективны, точно также как и антибиотики. Для этого же не надо разрушать их, а надо просто изменить состав того, к чему антитела цепляются. Неужели (вам еще раз скажу, виднее), это сделать сложнее чем выработать механизм защиты от, скажем, пенициллина?
Федосеева Светлана Владимировна,
я тоже не очень биолог .
Но общепринятые различия вы сформулировали правильно (см.ссылки на википедию, в англоязычном варианте написано более конкретно). Хотя мой коллега (high-специалист по ФДТ) говорит, что отличия не такие строгие. Например, в одной и той же системе (даже с металлическими частицами без красителя) под действием света может быть и фотодинамическое, и фототермическое воздействие - в зависимости от режима работы и интенсивности лазера.
Насчёт перекиси тоже не всё так просто. Я ж без тени иронии... Попробуйте в гугле набрать "intravenous hydrogen peroxide" - получите больше трёх тысяч ссылок. Тока pseudomonas spp. на перекись тоже устойчивость формирует и внутривенные MIC/MBC дозы пациента скопытят раньше, чем микробу .
Ох, Александр Борисович Из-за вас пришлось почитать о внутривенном введении пероксида водорода. Говорят, перекись в низких концентрациях творит с людьми просто чудеса! Ну никогда бы не подумала

Алексей Шварев, я думаю, что выработать несвязываемость антителами сложнее, чем устойчивость к антибиотикам. Особенно если антитела поликлональные и узнают много разнообразных эпитопов. Однако если бы авторы исследования подрастили свои выжившие 25% клеток и обработали их снова, а потом еще несколько раз, то у нас с Вами был бы предмет для обсуждения. Скажем, одно дело, если каждый раз умирает 75%, и совсем другое, если после нескольких итераций вдруг оказалось, что выживает 99%.

Что тут еще хочется сказать. Синегнойная палочка, так же как и многие другие патогенные бактерии, может входить в состав нормальной миклофлоры (паховой области, ушей, желудочно-кишечного тракта...) в небольших количествах. Только при ослабленном иммунитете хозяина и при большой численности патогена проявляется болезнетворное действие. Так что, может, умерших 75% уже и достаточно, чтобы прекратить заболевание?
Говорите-говорите, а мне не понятно, как вы будете лечить нас - больных детей, которых все врачи постоянно кормят антибиотиками, а мы всё болеем и болеем...
Трусов Л. А., 27 октября 2009 02:45 
пейте дети молоко

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

NanoKites in NanoSky
NanoKites in NanoSky

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Механизмы механо-бактерицидного действия наноструктурных поверхностей. Кубан и кубаноиды. Оптический гетеродин для измерения времени сверхкоротких импульсов. Трещать по швам правильно: однонаправленный разрыв метаматериала.

Завершается прием работ части конкурсов наноолимпиады
31 января завершается прием работ части конкурсов олимпиады "Нанотехнологии - прорв в будущее!"

В магистратуру - с наукой и без экзаменов: конкурс "Науке нужен ты!" для поступающих в магистратуру
Открыт прием заявок на конкурс «Науке нужен ты!», главный приз которого – поступление в магистратуру факультета лазерной фотоники и оптоэлектроники Университета ИТМО.

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.