尖頭不銹鋼和銅可代替抗生素以物理形式消滅細菌
根據《自然》雜誌上描述的一項全球調查,光是2019 年,抗生素抗藥性細菌造成的死亡人數就超過了愛滋病毒/愛滋病或瘧疾。超級細菌與近500萬人的死亡有牽連,直接導致127萬多人死亡。聯合國環境規劃署的一份報告稱,世衛組織將抗菌藥物抗藥性(AMR)列為全球十大健康威脅之一,到2050年,為躲避我們的藥物而進化的細菌可能會導致多達1000萬人死亡。這相當於2020 年全球死於癌症的人數。
佐治亞理工學院的研究人員對這樣的數字感到擔憂是可以理解的,他們開始用機械方法而不是化學方法來對付AMR。特別是,他們試圖對付大腸桿菌、霍亂和沙門氏菌等革蘭氏陰性菌,因為這些細菌含有一種保護性膠囊,使它們特別擅長對抗傳統抗生素。
研究的第一作者Anuja Tripathi 說:”不使用化學物質殺死革蘭氏陽性細菌相對容易,但由於革蘭氏陰性細菌的細胞膜厚且多層,因此對付它們是一個巨大的挑戰。如果這些細菌持續存在於物體表面,它們就會迅速生長。
這項研究由佐治亞理工學院化學與生物分子工程學院的博士後學者Anjua Tripathi 領導
特里帕蒂的團隊利用電化學製程蝕刻不銹鋼表面,製造出成千上萬個微小的微釘。然後,他們再次利用電化學方法將銅離子黏合到鋼表面。結果,這種材料可以從兩個方面消滅AMR 病原體。尖刺撕碎了它們的保護外膜,而銅–自古埃及時代起就以抗菌著稱–則進一步降解了它們的細胞膜。
在測試中,鋼和銅材料減少了97% 的革蘭氏陰性大腸桿菌,減少了99% 的革蘭氏陽性表皮葡萄球菌。實驗顯示,這種材料只需30 分鐘就能達到上述效果。
事實上,新材料只含有一層很薄的銅,這意味著它避免了材料的高成本,從而使新的鋼/銅組合保持在可承受的範圍內。而且,由於它能用尖刺刺碎細菌,因此可以防止蟲子演變成逃避死亡的手段,而化學處理方法卻可以做到這一點。
這已經不是我們第一次看到利用機械方法粉碎抗性細菌的材料了。僅在今年,我們就報道過一種受蜻蜓翅膀啟發的尖刺鈦材料,它能粉碎一種常見的呼吸道病毒;還報道過一種奈米晶體上的尖刺,它能在光照下旋轉,將細菌切碎。佐治亞理工學院的這項研究在銅的基礎上更進一步,而根據衛生機構關於AMR 的可怕警告,我們真的有足夠的辦法來對抗超級細菌的攻擊嗎?
這項研究發表在《小型》雜誌。