国际空间站 虽然乍一看,耐药微生物与国际空间站似乎没有联系,但防止国际空间站表面微生物引起的腐蚀的研究已经导致了一项重要的地球应用:对抗耐抗生素的超级细菌。图片:国家航空和航天局
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国际空间站测试了一种新的方法来对抗日益增长的抗生素耐药性威胁

抗生素耐药性是一个日益严重的全球危机。世界卫生组织发现,“世界各地的抗生素耐药性正在上升到危险的高水平”和疾病控制中心把它叫做“我们这个时代最大的公共卫生挑战之一。”

抗生素改变了现代医学,延长了世界各地的预期寿命。但是,过度处方加速了细菌的自然进化。肺炎、结核病、血液中毒和食源性疾病等疾病正在适应治疗它们的标准抗生素。更令人担忧的是新出现的病原体耳念珠菌,一种所谓的“超级病菌”,毒性强,抗性强,一家医院不得不拆掉天花板和地砖来彻底根除它。很明显,开发新一代药物对这些快速适应的微生物只能起到这么多的作用。我们迫切需要新的战略来对付这些危险的细菌。

国际空间站上的研究并不是为了对抗超级细菌。也没有计划直接解决宇航员的健康问题。资深研究作者伊丽莎白·格罗曼博士强调,“这项研究并不是因为机组人员的健康问题而开始的,而是由于在广泛的表面上微生物生长和生物膜对国际空间站造成的材料腐蚀。”。尽管如此,太空对免疫系统来说是一种负担。微重力、不断增加的辐射暴露以及远离地球的普遍压力使宇航员抵抗感染的能力受到压力。研究还表明,太空中的微生物会形成更强的生物膜和更厚的细胞壁,使它们更具抵抗力。考虑到所有这些因素,将它们封闭在一个以每秒5英里的速度运行的封闭、隔离的环境中,突然间,即使是轻微的感染也会成为严重的安全隐患。那么,有什么更好的地方来测试一种新的疾病预防方法呢?

国际空间站的最新研究在一些易受微生物侵袭的表面(如浴室门)上测试了一种基于银和钌的生物活性涂层。在6个月、12个月和19个月时对表面进行微生物活性测试。结果非常令人鼓舞。前6个月后,涂层-称为AGXX-完全没有细菌。最终,在12个月和19个月的检查中,从AGXX表面回收了微生物菌株。格鲁曼认为,这是由于“随着时间的推移,灰尘颗粒和细胞碎片的积聚,干扰了抗菌表面和细菌之间的直接接触。”

这不应该太令人惊讶。微生物是异常顽强的幸存者。但AGXX仍然是当前抗菌涂料的一个重大改进。也对纯银涂层进行了测试,但与未涂层的对照表面相比,它只减少了30%的微生物数量。AGXX的降幅为80%。

AGXX通过氧化还原对和微电场的结合杀死微生物并防止生物膜的形成。本质上,当微生物与生物活性涂层接触时,涂层会将氧反应化学物质导入它们的细胞壁。活性物质攻击膜分子,杀死微生物。这种涂层能够杀死所有种类的微生物,从细菌到真菌,酵母和病毒。这和漂白剂没什么区别。但是涂层可以自我再生,所以不需要再使用。而且它不会释放出有毒的副产品。但是,最重要的因素可能是它不完全依赖或释放银离子。

白银长期以来一直是抵御感染的支柱。它的药用价值可以追溯到古埃及。银离子通过在细菌细胞膜上穿孔来杀死细菌。过去几年的研究表明,银实际上会引起癌症僵尸启示录对于细菌群体来说,穿孔的细胞会继续杀死活的细胞,即使是在死亡之后。

在上个世纪,我们已经从笨重的旧银离子转向光滑的新的更新:纳米离子。现在,这些小小的抗菌银弹不仅仅在医院里。一些公司已经将其应用于服装、瑜伽垫、厨房工具以及消费者担心会携带细菌的任何产品中。但是,那里有问题吗关于纳米银如何影响人类和环境。纳米离子通常很小,足以潜入人体细胞.人们还担心,众所周知的抗微生物药物的“黄金”标准银可能失去其效力。就像抗生素一样,暴露在威胁中的微生物越多,它们适应的速度就越快。

同样的进化原则也适用于AGXX。尽管这种涂层并不依赖于任何大小的银离子,但如果像AGXX这样的抗菌剂成为新的常态,细菌很可能会再次进化,变得比以往更有抵抗力。事实上,AGXX目前正在进行广泛的地球应用测试,从水过滤系统和空调到软膏和乳液中的抗菌成分。它也可能会超出地球的轨道;这种涂层也在未来的火星探险中进行测试。

目前,对AGXX的微生物耐药性的任何担忧都是很遥远的。但同样重要的是,我们不能陷入只顾眼前问题而不着眼大局的短视循环。为了使像AGXX这样的新型涂层保持有效,我们需要多样化我们的抗菌策略,从更谨慎的处方抗生素到进一步研究纳米离子的影响和耐银性。深思熟虑的计划和专注的研究是确保我们不会被最好的意图所困的关键。

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菲奥娜米契尔

菲奥娜·米歇尔(Fiona Mischel)是SynBioBeta的主编。vwin彩票注册她经常报道可持续性、CRISPR研究、食品和农业技术以及用于太空旅行的生物技术。她热衷于展示科学创新如何应对气候危机,并对世界各地的社区产生积极影响。

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