Dengan bantuan teknologi kuantum, saintis berjaya meningkatkan keberkesanan antibiotik berkali-kali, yang akan membantu doktor mengatasi masalah paling penting abad ke-21 - ketahanan bakteria terhadap ubat.
Titik kuantum adalah pecahan terkecil dari konduktor atau semikonduktor yang pembawa casnya (iaitu elektron) terhad di ruang dalam ketiga dimensi. Dalam kes ini, ukuran zarah sedemikian mestilah sangat kecil sehingga kesan kuantum sekurang-kurangnya agak ketara. Para saintis menggunakannya bukan pewarna dalam pelbagai eksperimen yang berkaitan dengan fotoelektronik untuk mengesan laluan pergerakan ubat-ubatan dan molekul lain di dalam badan. Ternyata potensi titik kuantum tidak habis dengan ini: para penyelidik telah menemui aplikasi baru untuk mereka dan, nampaknya, ini akan menjadi langkah serius dalam memerangi patogen tahan dadah dan jangkitan yang ditimbulkannya.
Antibiotik dan Teknologi Kuantum: Sintesis Saintifik
Dalam kajian baru, antibiotik yang dilengkapi dengan versi eksperimental titik kuantum menunjukkan diri mereka 1000 (!) Kali lebih berkesan dalam memerangi bakteria daripada versi "biasa" mereka. Lebar titik bersamaan dengan helai DNA, yang hanya berdiameter 3 nm. Mereka dibuat dari kadmium Telluride, sebatian kristal stabil yang sering digunakan dalam fotovoltaik. Elektron dalam titik kuantum bertindak balas terhadap cahaya hijau dengan frekuensi tertentu, yang menyebabkannya mengikat molekul oksigen di dalam badan dan membentuk superoksida. Bakteria yang menyerapnya tidak dapat menahan antibiotik - setelah "makan tengah hari" kimia dalaman mereka terganggu sepenuhnya.
Pasukan saintis mencampurkan bilangan titik kuantum yang berlainan dengan kepekatan yang berlainan dari setiap lima antibiotik untuk membuat pelbagai sampel untuk diuji. Mereka kemudian menambahkan sampel ini kepada lima jenis bakteria tahan dadah, termasuk Staphylococcus aureus yang tahan methicillin, juga dikenal sebagai MRSA. Dalam 480 ujian dengan pelbagai kombinasi titik kuantum, antibiotik, dan bakteria, lebih dari 75% sampel titik kuantum dapat menghalang pertumbuhan bakteria dan bahkan membunuh bakteria dengan dos antibiotik yang lebih rendah.
Rintangan antibiotik: bencana abad ke-21
Video promosi:
Menurut Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO), ketahanan terhadap antibiotik adalah salah satu ancaman terbesar terhadap keselamatan makanan, kesihatan dan pembangunan di dunia. Ia boleh menyerang sesiapa sahaja di mana-mana negara: jangkitan yang mudah diubati pada masa lalu (seperti gonorea, radang paru-paru dan tuberkulosis) menjadi semakin tahan terhadap antibiotik selama bertahun-tahun dan oleh itu semakin sukar ditangani. Sebagai tambahan kepada risiko kesihatan yang jelas dan kadar kematian yang lebih tinggi, ketahanan terhadap antibiotik memberi kesan kepada ekonomi: ia meningkatkan kos perubatan dan meningkatkan jangka masa tinggal di hospital. Walaupun pembangunan daya tahan adalah proses evolusi semula jadi, orang berjaya memburukkannya. Contohnya, penyalahgunaan dan penggunaan antibiotik yang kerap pada manusia,dan pada haiwan mempercepat proses ini.
Di Amerika Syarikat sahaja, sekurang-kurangnya 2,000,000 orang setiap tahun menderita peningkatan daya tahan antibiotik. Sekiranya ini tidak berubah, ketahanan terhadap antibiotik akan membunuh lebih daripada 10 juta orang pada tahun 2050! Oleh itu, para penyelidik di seluruh dunia berusaha untuk mempengaruhi trend ini dengan pelbagai cara. Ada yang menggunakan CRISPR untuk menyerang agen bakteria secara langsung, sementara yang lain mencari cara untuk melawan jangkitan kulat. Para saintis bahkan berusaha mengatasi mekanisme kemunculan daya tahan dan menghilangkan bakteria kelebihan utama mereka.
Kesimpulannya
Sudah tentu, penggunaan titik kuantum juga penuh dengan kesukaran. Salah satu daripadanya adalah cahaya, yang mengaktifkan proses: seharusnya bukan hanya memiliki sumber, tetapi juga radiasi itu bersinar hanya melalui beberapa milimeter daging. Oleh itu, pada masa ini, penggunaan terapi kuantum benar-benar berkesan hanya untuk menyelesaikan masalah dangkal. Walaupun begitu, masalah ini dapat diatasi dengan cara yang sangat elegan: pasukan ini sudah berusaha untuk membuat nanopartikel yang bertindak balas terhadap cahaya inframerah - ia melewati seluruh tubuh dan dapat digunakan untuk merawat bahkan jangkitan, fokus yang terletak jauh di tisu lembut dan tulang.
Vasily Makarov
