抗生素是对抗危险细菌感染的标准治疗方法。然而，对抗生素产生耐药性的细菌数量正在增加。来自德克萨斯农工大学和São保罗大学的研究人员正在用光克服这种阻力。
研究人员定制了抗菌光动力疗法(aPDT)——一种由可见光引发的化学反应——用于耐抗生素菌株。结果显示，这种治疗将细菌削弱到当前低剂量抗生素可以有效消灭它们的程度。
德克萨斯农工大学生物医学工程系教授、该项目的联合主任Vladislav Yakovlev博士说:“将aPDT与抗生素结合使用，可以产生协同作用，共同寻找解决方案。”“这是朝着对抗耐药细菌的正确方向迈出的一步。”
100多年前，紫外线首次被用于细菌消毒。这种疗法是基于尼尔斯·芬森博士的工作，他在1903年获得诺贝尔生理学奖，因为他使用过滤阳光(更高频率或紫外线光谱)来治疗皮肤结核。几十年后，当抗生素成为对抗细菌的首选武器时，光疗的进步逐渐不受欢迎。
抗生素耐药细菌在首次使用抗生素后不久就出现了。如果在细菌被完全杀死之前停止抗生素治疗，剩余的细菌就会对抗生素产生耐药性或免疫力。这种免疫力会转移到每一个新的细菌细胞，因此需要更有效的抗生素或新的治疗方法来克服日益增长的耐药性。
“光动力疗法是一种被遗忘的工具，”雅科夫列夫说。“然而，细菌无法克服它。没有抵抗。”
一些人类癌细胞疗法已经使用aPDT来阻止异常细胞的生长，但用它治疗耐药细菌仍然是一种新方法。
研究人员首先选择了细菌和aPDT对抗细菌的三个主要部分:分子氧、光和光敏剂——一种能在氧和光之间产生反应的物质。fda已经批准了一种叫做亚甲基蓝的染料作为光敏剂。光源是由São卡洛斯物理研究所的技术支持实验室特制的25个led反射锥面板。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌作为细菌，研究人员在其中培养了含有蓝色染料的培养物，以确保光敏剂单独不会影响细菌。
大部分的实验室工作发生在德克萨斯农工大学健康科学中心，由医学院微生物发病机理和免疫学系教授Paul de Figueiredo博士领导。
起初，研究小组在不同的光强、持续时间下单独使用aPDT，并在一系列特定的后续处理中记录细菌的反应。他们的想法是找到能削弱细菌膜和其他耐药机制的最低剂量和最短序列。细胞的恢复和繁殖揭示了抗生素耐药性的恢复需要多少代人。接下来，研究人员在aPDT治疗后的不同时间间隔添加了测量的抗生素水平和组合，以记录被削弱的细菌的反应。
“在aPDT中使用抗生素是一个独特的想法，”Yakovlev说。“我们可以使用较低剂量的两种药物来实现我们的目标，而不是使用一种或另一种可能产生副作用的高剂量药物。”
目标是缩短治疗时间，并将剂量减少到所需的最低水平。
对于São Paulo物理与材料科学系教授、该项目的联合主任Vanderlei Bagnato博士来说，将医疗服务减少到一次医生访问尤为重要。他正在努力提高巴西偏远地区人口的康复几率，这些地区的患者可能每次疾病只看一次医生，没有任何后续护理的机会。
美国国防部正在密切关注该项目，因为战场伤口感染也会发生在偏远地区，必须迅速处理。
到目前为止，结果非常积极。被aPDT治疗削弱的耐药细菌被当前低剂量的抗生素杀死。作为一个好处，这些疗法减少了用更有效、更昂贵的抗生素对抗耐药细菌的需要，而这些抗生素需要数年的时间才能生产出来。
该项目的未来工作包括更多的时间和剂量研究，以及对其他耐药细菌菌株的测试，以确定其有效性是否具有普遍性。
“想象一下现实生活中的应用，”雅科夫列夫说。“你去看医生，医生用一种药膏，用光照射感染区域，然后你就没事了。如果需要的话，这将是一种快速无害的治疗方法。”
该项目主要由空军科学研究办公室授予德克萨斯A&M工程实验站的资金支持，并得到美国国防部和哈格勒高级研究所的额外支持。该项目的其他研究人员包括Jace Willis, Vsevolod Cheburkanov, Shaorong Chen, Jennifer Soares, Giulia Kassab和Kate Blanco。