Není tajemstvím, že mikrobi rezistentní vůči antibiotikům představují jednu z klíčových zdravotních hrozeb dneška. Významnou součástí problému je i to, že si mikroorganismy mezi sebou nadšeně předávají rozmanité geny pro rezistenci. Běžně se to děje třeba v odpadních vodách. Výzkumný tým americké Rice University se tomu rozhodl učinit přítrž. Vyvinuli systém s nanočásticemi obalenými oxidem grafenu, které v odpadní vodě zneškodní jak rezistentní bakterie, tak i rezistentní geny, které se tam volně pohybují.

 

Bakterie na to moc nevypadají, ale ve skutečnosti to jsou docela společenská stvoření. S oblibou vytvářejí bakteriální společenstva, v nichž se pak snadno šíří užitečné geny. A to jsou také právě geny pro rezistenci vůči antibiotikům. V prostředí plném antibiotik jsou pro mikroby k nezaplacení. Zároveň se běžně stává, že tyto geny nesoucí návody pro proteiny nezbytné k rezistenci přetrvávají po dlouhou dobu v prostředí. Mohou se dostat do odpadní vody a pak i do přírodních toků a nádrží. Rezistentní bakterie tam ani nemusejí proniknout a rezistence se šíří i bez nich.

 

Proto v řadě případů nestačí zlikvidovat samotné rezistentní bakterie, i když ani to není samozřejmě vůbec jednoduché. Je nutné zničit i geny s rezistencí. Vědecké týmy pracují na postupech, s nimiž by bylo možné zabránit bakteriím tyto geny šíři, a také na postupech, s nimiž lze zároveň likvidovat jak rezistentní bakterie, tak i geny s rezistencemi.

Právě taková je nová technologie týmu Rice University, kterou vyvinul Pingfeng Yu se svými kolegy. Jde o dezinfekční systém pro použití v čistírnách odpadních vod. Klíčovým prvkem jsou fotokatalyzátory, což jsou v tomto případě nanokuličky z bismutu, kyslíku a uhlíku. Když jsou tyto nanokuličky ozářené světlem, tak vyrábějí volné kyslíkové radikály. Ty „prostřílejí“ bakterie i volně plující geny jako broky.

 

V experimentech s multirezistentními kmeny E. coli vyšlo najevo, že nanokuličky fungují lépe, když jsou obalené ochrannou vrstvou oxidu grafenu. Díky této vrstvě nanokuličky vychrlí trojnásobné množství volných kyslíkových radikálů. Obalení nanokuliček oxidem grafenu také vylepšuje navázání bakterií k těmto nanočásticím, kvůli posíleným hydrofobním interakcím mezi nanokuličkou a povrchem bakterie. Nanokuličky jsou zároveň dost velké na to, aby je bylo možné filtrovat ven z vody a používat několikrát po sobě. Badatelé ověřili, že i když se jejich nanokuličky použijí desetkrát, tak si uchovají téměř veškerou původní fotokatalytickou aktivitu a schopnost tvořit kyslíkové radikály.

 

Literatura

Rice University 20. 7. 2020.

Water Research 184: 116157.