Giải mã cơ chế diệt khuẩn của phân tử ion bạc

Từ lâu, bạc được biết tới như một vật liệu có tính kháng khuẩn cao. Gần đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Arkansas đã thu thập được thêm thông tin quan trọng về cơ chế diệt khuẩn diễn ra bên trong các phân tử bạc bằng cách theo dõi sự vận động của protein bên trong các vi khuẩn sống ở cấp phân tử.

Bạc có tính kháng khuẩn cao.

Trước đây, hiệu quả kháng khuẩn của bạc đã được đo lường bằng phép đo sinh khối. Trong đó người ta sẽ so sánh sự khác biệt giữa một sinh vật thử nghiệm thông thường và cùng là loại sinh vật đó nhưng bị tác động bởi một chất nhất định, từ đó xác định được ảnh hưởng của chất đó lên sinh vật. Theo nhà nghiên cứu Yong Wang, dù các phép đo thông thường thực sự có hiệu quả, song các công nghệ hình ảnh truyền thống mới chỉ cho phép các bức ảnh chụp nhanh, trong khoảng thời gian ngắn.

Vì vậy, Wang và các cộng sự đã áp dụng kỹ thuật hình ảnh tiên tiến, sử dụng kính hiển vi định vị quang hoạt theo dõi đơn hạt (single-particle-tracking photoactivated localization microscopy) nhằm quan sát và theo dõi một loại protein thường có trong vi khuẩn E.coli.

Nhóm nghiên cứu đã đi tới phát hiện đáng ngạc nhiên: thay vì làm chậm lại, các ion bạc lại giúp đẩy nhanh tốc độ vận động của protein bên trong vi khuẩn. Điều này hoàn toàn trái ngược với quan niệm phổ biến về tính kháng khuẩn của bạc. Chúng ta thường mặc định rằng tất cả các hoạt động bên trong vi khuẩn đều chậm lại khi gặp bạc. Nhưng trên thực tế, protein này hoạt động còn nhanh hơn khi tiếp xúc với các phân tử bạc kháng khuẩn.

Các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy các ion bạc làm chia tách các chuỗi DNA ghép cặp với nhau và làm suy yếu sự liên kết giữa protein và DNA trong vi khuẩn. Thông thường, khi protein bám vào DNA của vi khuẩn, nó sẽ di chuyển ở tốc độ chậm để tương thích với DNA, vốn là phân tử có kích thước tương đối lớn. Ngược lại, protein di chuyển nhanh sẽ tách khỏi DNA và ngày càng chuyển động nhanh hơn, từ đó khiến chuỗi DNA bị đứt gãy và vi khuẩn dễ bị tiêu diệt hơn.

Dự án được tài trợ bởi Hiệp hội Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ đã cung cấp cho các nhà nghiên cứu phương thức tiếp cận mới về phản ứng thời gian thực của vi khuẩn với các phân tử nano bạc. Phương thức này đã được đề xuất là giải pháp chống lại các “siêu vi khuẩn” kháng kháng sinh và giúp điều chế các loại kháng sinh hiệu quả hơn từ ion bạc.