据估计，全世界每年有70万人死于耐抗生素感染，包括大肠杆菌、葡萄球菌和肺炎。一些预测说，如果目前的趋势继续下去，到2050年，每年的死亡人数可能会上升到1000万，超过所有癌症死亡人数的总和。
美国东北大学化学工程教授托马斯•韦伯斯特(Thomas Webster)表示，由这些对抗生素具有抗药性的细菌制造的微小颗粒，可能会取代传统抗生素，为这一迫在眉睫的危机提供解决方案。
韦伯斯特和他的同事正在用细菌来制造纳米颗粒，一种直径在1到100纳米之间的金属颗粒。(一根头发大约有8万纳米宽。)研究人员发现，这些纳米颗粒特别有效地杀死了用于制造它们的任何类型的细胞，包括对传统抗生素耐药的细菌菌株。
“这些由生物体制造的粒子实际上比那些通过合成化学制造的粒子要好，”韦伯斯特说。“它们可以选择性地瞄准制造它们的细菌或细胞。”
麦地那采用金黄色葡萄球菌制造硒纳米粒子。当硒粒子是纳米尺寸时，它们是红色的。照片由Matthew Modoono/东北大学拍摄由于体积小，纳米颗粒可以通过从外部窒息细胞或从内部破坏细胞功能来破坏细胞。最难的部分是确保纳米颗粒只杀死它们应该杀死的细胞。
韦伯斯特说:“我们体内有很多非常有益的细菌。“你只是想杀死那些有害的生物。”
纳米颗粒通常是通过化学反应合成的。但是，通过给细菌或其他细胞喂食正确的化合物，研究人员已经能够利用细胞的内部机制来合成纳米颗粒。
虽然研究人员还不确定为什么这些纳米颗粒会特别针对它们的创造者，但韦伯斯特实验室的博士生大卫·梅迪纳(David Medina)表示，细菌可能把这些纳米颗粒误认为“友好的”。
托马斯·韦伯斯特(Thomas Webster)是东北大学(Northeastern university)化学工程学教授，也是阿特·扎菲罗普罗工程学主席。照片由Adam Glanzman/东北大学拍摄
细菌细胞能够相互识别。他们可能会采取行动击退一些登记为外国的东西，但他们可以与自己的同类共存和合作。当细菌制造纳米颗粒时，它们将纳米颗粒包裹在一层薄薄的蛋白质光晕中。这种蛋白质层可能会让其他同种细菌把它们标记为“友好的”，让纳米颗粒靠近它们。
“天然的涂层来自细菌，”梅迪纳说。“他们把它拉进去，认为它和自己很像。但后来，他们发现了一个惊喜。”
由于这种欺骗，麦地那将纳米颗粒称为“纳米特洛伊木马”。而且，就像科学界经常发生的那样，这一发现是一个令人高兴的意外。
韦伯斯特说，他的实验室已经研究纳米粒子20年了，但是和大多数研究人员一样，他们是通过合成化学来制造这些纳米粒子的。
韦伯斯特说:“有时候在这个过程中，你必须使用相当有毒的材料。当梅迪纳在实验室开始他的博士研究时，他想专注于更环保的方法。“通过大卫的努力，we’re是为数不多的真正开创这一领域的实验室之一，我们称之为绿色纳米医学，在这一领域，你要么使用环境安全的材料，要么使用生物体来制造纳米颗粒。”
纳米颗粒在医学和其他领域有许多潜在的用途，但麦地那决定看看他的纳米颗粒是否能够杀死细菌。他开始培养细胞菌落，加入金属盐进行处理，然后将结果提纯成纳米颗粒。然后他将这些纳米颗粒与不同种类的细菌混合，看看这些纳米颗粒是否能杀死它们。
有一天，他犯了一个错误。
“我真的很累，”梅迪纳说。“我当时正在准备实验，我没有把纳米颗粒与不同的细菌混合，而是把它们与相同的细菌混合。”
为了解决医学上的大问题，他考虑的是小问题
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这些纳米粒子对他想要测试的细菌几乎没有影响，却有效地杀死了产生它们的细菌。
韦伯斯特说:“大卫发现，如果我们对MRSA(一种耐抗生素的葡萄球菌)进行编程，使其形成纳米颗粒，那么纳米颗粒实际上可以选择性地杀死MRSA。”“我们在整个光谱中都看到了这一点。如果你取一个乳腺癌细胞，你给这个细胞编程，让它产生一个纳米颗粒，这个纳米颗粒在杀死乳腺癌细胞方面比你体内的健康细胞更有选择性。这完全出乎意料。”
这一发现已经成为麦地那博士论文的中心，并可能为对抗不断增加的耐抗生素感染提供一种方法。研究人员也在研究利用这些方法来设计基于纳米颗粒的癌症治疗方案。
韦伯斯特说:“我们在这项工作中所期望做的就是减少我们用来制造纳米颗粒的有毒化学物质的数量。”“但我们最终发现了一系列纳米粒子，它们实际上更有效地做我们想让它们做的事情:杀死细菌，或杀死肿瘤细胞。”
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