來自Washington University School of Medicine的最新研究，發現激光可摧毀耐藥菌王國

位於(yu) 聖路易斯的華盛頓大學醫學院的研究人員發現，耐多藥細菌和細菌芽孢可以被超短脈衝(chong) 激光殺死。這一發現可能會(hui) 帶來新的方法來為(wei) 傷(shang) 口和血液製品消毒而不損害人體(ti) 細胞。來源：Michael Worful

我們(men) 都知道，病毒的厲害性在於(yu) 抗藥性。當一種藥物作用於(yu) 某種病毒細菌，不久之後，病毒細菌便對此免疫，同樣的藥物將無法再殺死它。因此，在這種嚴(yan) 峻形勢下，研究者們(men) 麵臨(lin) 更加嚴(yan) 峻的挑戰。

由於(yu) 危及生命的細菌對抗生素的耐藥性越來越強，尋找抗生素的替代品成為(wei) 重要任務。一種特殊類型的激光器應運而生。這一發現來自於(yu) 華盛頓大學醫學院（Washington University School of Medicine）。

研究人員《生物光子學雜誌》(Journal of Biophotonics)網絡版上發表了這項研究，研究表明，發出超短光脈衝(chong) 的激光可以殺死耐多藥細菌和頑強的細菌芽孢。研究人員此前已經證明，這種激光不會(hui) 損害人類細胞，這使得使用激光來消毒傷(shang) 口或消毒血液製品成為(wei) 可能。這項研究為(wei) 使用超短光脈衝(chong) 激光殺死其他手段難以殺死的細菌開辟了可能性。

圖源：千庫網

“超短脈衝(chong) 激光技術獨特地滅活了病原體(ti) ，同時保存了人類蛋白質和細胞，”第一作者、MIR放射學講師Shaw-Wei (David) Tsen醫學博士說。“想象一下，在縫合手術傷(shang) 口之前，我們(men) 可以通過掃描激光束來進一步降低感染的幾率。可以預見，這項技術很快就會(hui) 被用於(yu) 體(ti) 外生物製品消毒，未來甚至可以通過對患者進行透析和通過激光治療設備輸送血液來治療血液感染。”

芽孢圖 圖源：網絡

Tsen和資深作者Samuel Achilefu博士，Michel M.ter - pogoan放射學教授和MIR生物光子學研究中心主任多年來一直在探索超短脈衝(chong) 激光的殺菌特性。已經證明這種激光可以在不傷(shang) 害人體(ti) 細胞的情況下滅活病毒和普通細菌。在這項新研究中，他們(men) 與(yu) 亞(ya) 利桑那州立大學微生物學教授Shelley Haydel博士合作，將他們(men) 的探索擴展到耐抗生素細菌和細菌芽孢。

研究人員用激光對耐多藥金黃色葡萄球菌(MRSA)和產(chan) 生廣譜β -內(nei) 酰胺酶的大腸杆菌(E. coli)進行了訓練，前者會(hui) 導致皮膚、肺部和其他器官感染，後者會(hui) 導致尿路感染、腹瀉和傷(shang) 口感染。除了讓人痛苦的能力，MRSA和大腸杆菌是非常不同的細菌類型，代表著細菌王國的兩(liang) 個(ge) 遙遠分支。研究人員還研究了蠟樣芽孢杆菌的芽孢，這種細菌會(hui) 導致食物中毒和食物腐敗。芽孢杆菌的芽孢能經得起煮和煮。

“當細菌細胞遇到樹突狀大分子時，對細菌來說結果並不好，” Michael Malkoch說。左圖為(wei) 暴露於(yu) 樹突水凝膠前的銅綠假單胞菌細胞，以及暴露於(yu) 樹突水凝膠後的明顯損傷(shang) 。來源：Malkoch Group/KTH Royal Institute of Technology

研究結果表明，激光殺死了99.9%以上的目標生物，使它們(men) 的數量減少了1000多倍。

病毒和細菌含有密集的蛋白質結構，可以被超短脈衝(chong) 激光激發。激光通過使這些蛋白質結構振動，直到它們(men) 的一些分子鍵斷裂，從(cong) 而致人死亡。斷了的末端很快就會(hui) 重新連接到他們(men) 能找到的任何東(dong) 西上，在很多情況下，這不是他們(men) 以前連接的東(dong) 西。其結果是蛋白質內(nei) 部和之間錯誤的連接混亂(luan) ，而這種混亂(luan) 導致微生物中正常的蛋白質功能逐漸停止。

樹突水凝膠是一種不含抗生素的傷(shang) 口保護劑，可以殺死耐藥細菌。來源：Malkoch Group/KTH Royal Institute of Technology

Tsen說：“在一定的激光功率下正在滅活病毒。當增加能量時，便開始滅活細菌。但要開始殺死人類細胞，需要更強大的力量。所以有一個(ge) 治療窗口，可以調整激光參數，這樣我們(men) 可以在不影響人類細胞的情況下殺死病原體(ti) 。”

熱、輻射和漂白劑等化學物質可以有效地對物體(ti) 進行消毒，但其中大多數對人體(ti) 或生物製品的傷(shang) 害太大。通過滅活各種細菌和病毒而不破壞細胞，超短脈衝(chong) 激光可以提供一種新的方法，使血液製品和其他生物製品更安全。

“任何來自人類或動物來源的東(dong) 西都可能被病原體(ti) 汙染，”Tsen說。“我們(men) 在將所有血液製品輸血給患者之前都要進行篩查。問題是我們(men) 必須知道我們(men) 在篩查什麽(me) 。如果一種新的血液傳(chuan) 播病毒出現，就像70年代和80年代的艾滋病毒那樣，它可能在我們(men) 知道之前就進入血液供應。超短脈衝(chong) 激光可以確保我們(men) 的血液供應不受已知和未知病原體(ti) 的影響。”

來源：Inactivation of multidrug‐resistant bacteriaand bacterial spores and generation of high‐potency bacterialvaccines using ultrashort pulsed lasers, Journal ofBiophotonics (2021). DOI:10.1002/jbio.202100207