科学家已经证明,以百万分之一安培测量的电流通过破坏细菌的外膜来杀死细菌。这一发现可能会激发出新的抗菌技术,利用电来减缓抗药性感染的传播。

自20世纪60年代以来,科学家就知道电可以杀死或抑制细菌的生长。抗生素耐药性造成的日益严重的威胁

超级细菌

然而,近年来,寻找减少细菌传播的新方法变得更加紧迫。

根据疾病控制和预防中心(CDC)在2019年发布的一份报告,

280万

美国每年都有抗生素耐药感染,估计造成35,000人死亡。

早期对电杀菌效果的研究大多涉及较大的电流或电场。最近,

研究

已经表明,电流低于千分之五安培至少72小时,可以杀死细菌,破坏他们的膜。

但目前还不清楚电是如何破坏细菌的,甚至更低的电流是否也能起到同样的作用。

百万分之一安培

现在,位于费耶特维尔的阿肯色州大学的一组科学家已经证明,一个小于百分之一安培的电流,或称微安培,应用30分钟就能杀死细菌。

研究人员发现,电流的作用是破坏细菌的膜,让蛋白质、离子和其他小分子从细胞中泄露出来。

1.5伏以下的电压足以产生所需的电流。这项新研究的高级作者王勇教授说:“我们使用的电力非常低。”“家用电池能提供足够的电力。1厘米的太阳能电池板也是如此。“

研究结果表明,电可能是一种实用的方法,可以持续消毒人们经常接触的物体,如门把手。王教授说,水流太小,不会伤害人类。

科学家们还可以利用微小的电流来抑制在贮水或净化设施的表面形成坚韧的细菌菌落或生物膜。

细胞

为了进行实验,研究人员使用了含有细菌溶液的管子。

大肠杆菌

和一对铝电极。

他们使用了多种技术来比较电极上的电压被打开的管子和关闭的管子中细菌的状态。

例如,他们将细菌暴露于一种名为碘化丙酸丙酯的红色荧光染料中,这种染料会使DNA在显微镜下可见。这表明,在电流作用下,更多的碘化丙酸会渗透到细菌的细胞膜上,并与其DNA结合。

研究人员说,实验证明,离子和其他小分子,如氨基酸,会从细胞中泄露出来。

另一项被称为过滤分析的技术证明,即使是像蛋白质和核酸这样大的分子,在细胞膜被电流破坏后也会从细胞中泄露出来。

研究人员认为,电流可能通过改变膜上的正常电压(即膜电位)来破坏膜。

当他们将一种名为MitoTracker Green的荧光染料应用到细菌身上时,他们的膜在暴露于电后会更加明亮。尽管这仍然是一个争论的话题,作者说,一些微生物学家认为米托追踪器绿色分子与膜的结合取决于膜的电位。

“这项研究着重指出,以小于100微安的电流处理细菌30分钟,会造成严重的膜损伤,并导致离子、小分子和蛋白质的双向泄漏。”值得强调的是,导致细菌膜损伤严重的电力非常低,这将有助于使用微安培电流(和低电压)作为抗菌用途。“

研究人员得出结论: