रसायनज्ञों ने प्रदर्शित किया है कि प्रकाश-सक्रिय आणविक मशीनें ग्राम-नकारात्मक और ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया झिल्ली के माध्यम से छिद्रों को ड्रिल कर सकती हैं, जिससे उन्हें कम से कम दो मिनट में मार दिया जाता है।
उनका अध्ययन एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी बैक्टीरिया से निपटने का एक नया तरीका सुझाता है, जिसमें यांत्रिक घुसपैठियों के खिलाफ प्राकृतिक सुरक्षा की कमी होती है।
यह अध्ययन “साइंस एडवांस, 2022” जर्नल में प्रकाशित हुआ है।
राइस यूनिवर्सिटी में विकसित नैनोस्केल ड्रिल का नवीनतम पुनरावृत्ति पराबैंगनी (यूवी) के बजाय दृश्य प्रकाश द्वारा सक्रिय है, जैसा कि पहले के संस्करणों में था।
ये वास्तविक संक्रमणों पर परीक्षणों के माध्यम से बैक्टीरिया को मारने में भी प्रभावी साबित हुए हैं।
राइस केमिस्ट जेम्स टूर और उनकी टीम द्वारा आणविक मशीनों के छह प्रकारों का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया।
उन सभी ने कम से कम दो मिनट में ग्राम-नेगेटिव और ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया की झिल्लियों में छेद कर दिए।
जीवाणुओं के लिए प्रतिरोध निरर्थक था जिनके पास यांत्रिक आक्रमणकारियों के खिलाफ कोई प्राकृतिक सुरक्षा नहीं है।
इसका मतलब है कि वे प्रतिरोध विकसित करने की संभावना नहीं रखते हैं, संभावित रूप से बैक्टीरिया को हराने की रणनीति पेश करते हैं जो समय के साथ मानक जीवाणुरोधी उपचार के लिए प्रतिरक्षा बन गए हैं।
टूर ने कहा, “मैं छात्रों को बताता हूं कि जब वे मेरी उम्र के होंगे, तो एंटीबायोटिक प्रतिरोधी बैक्टीरिया पार्क में टहलने की तरह COVID को बनाने जा रहे हैं।”
“एंटीबायोटिक्स प्रति वर्ष 10 मिलियन लोगों को जीवाणु संक्रमण से मरने से नहीं बचा पाएंगे।
लेकिन यह वास्तव में उन्हें रोकता है।”
चूंकि यूवी के लिए विस्तारित एक्सपोजर मनुष्यों के लिए हानिकारक हो सकता है, चावल प्रयोगशाला वर्षों से अपने अणुओं को परिष्कृत कर रही है।
नया संस्करण 405 नैनोमीटर पर स्थिर-नीली रोशनी से अपनी ऊर्जा प्राप्त करता है, अणुओं के रोटर्स को प्रति सेकंड 2 से 3 मिलियन बार कताई करता है।
अन्य शोधकर्ताओं द्वारा यह सुझाव दिया गया है कि उस तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश के अपने स्वयं के हल्के जीवाणुरोधी गुण होते हैं, लेकिन आणविक मशीनों के अतिरिक्त इसे सुपरचार्ज करते हैं, टूर ने कहा, जिन्होंने बैक्टीरियल संक्रमणों का सुझाव दिया था जैसे कि जले हुए पीड़ितों और गैंग्रीन वाले लोग शुरुआती लक्ष्य होंगे।
मशीनें बर्नार्ड फ़िरिंगा द्वारा नोबेल पुरस्कार विजेता काम पर आधारित हैं, जिन्होंने 1999 में रोटर के साथ पहला अणु विकसित किया और रोटर को एक दिशा में मज़बूती से घूमने के लिए मिला।
टूर और उनकी टीम ने 2017 नेचर पेपर में अपने उन्नत अभ्यास की शुरुआत की।
जले हुए घाव संक्रमण मॉडल पर नए अणुओं के राइस लैब के पहले परीक्षणों ने बैक्टीरिया को जल्दी से मारने की उनकी क्षमता की पुष्टि की, जिसमें मेथिसिलिन प्रतिरोधी स्टैफिलोकोकस ऑरियस, त्वचा और नरम ऊतक संक्रमण का एक सामान्य कारण शामिल है जो 2019 में 100,000 से अधिक मौतों के लिए जिम्मेदार था।
टीम ने नाइट्रोजन समूह जोड़कर दृश्य प्रकाश सक्रियण हासिल किया।
आर्कस के वैज्ञानिक लियू ने कहा, “अणुओं को या तो स्टेटर (स्थिर) या अणु के रोटर हिस्से में अलग-अलग अमाइन के साथ संशोधित किया गया था ताकि मशीनों के प्रोटोनेटेड एमाइन और नकारात्मक चार्ज बैक्टीरिया झिल्ली के बीच सहयोग को बढ़ावा दिया जा सके।” कैलिफोर्निया में बायोसाइंसेज।
शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि मशीनें बायोफिल्म्स और परसिस्टर कोशिकाओं को प्रभावी ढंग से तोड़ती हैं, जो जीवाणुरोधी दवाओं से बचने के लिए निष्क्रिय हो जाती हैं।
“यहां तक कि अगर एक एंटीबायोटिक अधिकांश कॉलोनी को मारता है, तो अक्सर कुछ स्थायी कोशिकाएं होती हैं जो किसी कारण से नहीं मरती हैं,” टूर ने कहा।
“लेकिन यह अभ्यास के लिए मायने नहीं रखता।”
पुराने संस्करणों की तरह, नई मशीनें भी अप्रभावी मानी जाने वाली जीवाणुरोधी दवाओं को पुनर्जीवित करने का वादा करती हैं।
“सूक्ष्मजीवों की झिल्लियों के माध्यम से ड्रिलिंग अन्यथा अप्रभावी दवाओं को कोशिकाओं में प्रवेश करने और बग के आंतरिक या एंटीबायोटिक दवाओं के प्रतिरोध को दूर करने की अनुमति देती है,” सैंटोस ने कहा, जो पोस्टडॉक्टरल ग्लोबल फेलोशिप के तीसरे वर्ष पर है जो उसे दो साल के लिए चावल में लाया और जारी है पाल्मा, स्पेन में बेलिएरिक द्वीप समूह के स्वास्थ्य अनुसंधान संस्थान में।
प्रयोगशाला बैक्टीरिया-विशिष्ट पेप्टाइड टैग्स को ड्रिल से जोड़कर स्तनधारी कोशिकाओं को होने वाले नुकसान को कम करने के लिए बैक्टीरिया को बेहतर ढंग से लक्षित करने की दिशा में काम कर रही है ताकि उन्हें रुचि के रोगजनकों की ओर निर्देशित किया जा सके।
“लेकिन इसके बिना भी, पेप्टाइड को बैक्टीरिया की एकाग्रता की साइट पर लागू किया जा सकता है, जैसे कि जले हुए घाव वाले क्षेत्र में,” सैंटोस ने कहा।
संक्रमण के इलाज के लिए, दृश्य प्रकाश सक्रिय आणविक मशीनें:
