Суть технологии заключается в применении метода гипертермии с использованием уникальных наночастиц. Для эксперимента были выбраны одни из самых опасных патогенов, включая представителей группы «ESKAPE», известных своей устойчивостью к множеству антибиотиков: S. aureus, S. epidermidis, P. aeruginosa, E. coli и K. pneumoniae.
Ключевым инструментом стали коллоидные наночастицы на основе оксида гадолиния, легированного иттербием (Gd₂O₃:Yb). Эти частицы были синтезированы методом лазерной абляции с использованием фемтосекундных лазеров (с длиной волны 1064 нм и 1030 нм), что позволило получить однородные структуры размером всего 10–30 нанометров. Наночастицы добавляли в жидкость, содержащую бактерии, после чего раствор подвергали воздействию ближнего инфракрасного (ИК) излучения.
Под действием ИК-света наночастицы начинают интенсивно нагреваться. Этот резкий скачок температуры приводит к мгновенному разрушению клеточных мембран патогенных микроорганизмов. Но на этом действие не заканчивается: экстремальный нагрев вызывает денатурацию – необратимое нарушение вторичной структуры белков внутри бактериальной клетки. В результате бактерия погибает полностью, лишаясь возможности адаптироваться или выработать устойчивость к такому физическому воздействию.
Эксперименты показали стопроцентную эффективность метода, обеспечив полную стерилизацию жидкости от всех исследованных штаммов. Поскольку механизм основан на фундаментальных физических процессах, а не на биохимических взаимодействиях, вероятность развития у бактерий устойчивости к такой терапии стремится к нулю.
Разработка открывает новые горизонты в борьбе с внутрибольничными инфекциями и создании стерильных сред в медицине.
