Mục từ này chưa được bình duyệt và có thể cần sự giúp đỡ của bạn để hoàn thiện.

Thử nghiệm độ nhạy của Staphylococcus aureus với kháng sinh bằng phương pháp khuếch tán đĩa Kirby-Bauer – kháng sinh khuếch tán từ đĩa chứa kháng sinh và ức chế sự sinh trưởng của S. aureus, tạo ra vùng ức chế.

Kháng sinh là một loại chất kháng khuẩn hoạt động chống lại vi khuẩn và là loại chất kháng khuẩn quan trọng nhất dùng trong đối phó nhiễm khuẩn. Các thuốc kháng sinh được sử dụng rộng rãi trong điều trị và phòng ngừa nhiễm khuẩn. Chúng có thể tiêu diệt hoặc cản trở vi khuẩn sinh trưởng. Một số lượng kháng sinh hữu hạn còn có khả năng chống nguyên sinh vật. Kháng sinh không có tác dụng chống lại virus gây các bệnh ví dụ như cảm lạnh hay cúm, thuốc ức chế virus được gọi là thuốc chống virus hoặc kháng virus chứ không phải kháng sinh.

Đôi khi, thuật ngữ kháng sinh được sử dụng rộng rãi để nói đến mọi chất dùng để chống vi sinh vật, nhưng trong cách dùng y tế thông thường, kháng sinh (như penicillin) là loại được sản xuất tự nhiên (bởi một vi sinh vật chống vi sinh vật khác), trong khi kháng khuẩn không phải kháng sinh (như sulfonamide và antiseptic) là tổng hợp hoàn toàn. Tuy nhiên, cả hai loại đều có chung mục tiêu là giết hoặc ngăn chặn vi sinh vật sinh trưởng và cả hai đều nằm trong hóa trị liệu kháng khuẩn. Các chất kháng khuẩn bao gồm thuốc sát khuẩn, xà phòng kháng khuẩn, chất tẩy hóa học; trong khi kháng sinh là loại kháng khuẩn quan trọng dùng chuyên biệt hơn trong y khoa và đôi khi trong thức ăn chăn nuôi.

Con người đã sử dụng kháng sinh từ thời cổ đại. Nhiều nền văn minh đã vận dụng bánh mì mốc, hiệu ứng có lợi của nó được nhắc đến nhiều từ Ai Cập, Trung Hoa, Serbia, Hy Lạp, La Mã cổ đại. John Parkinson (1567–1650) là người đầu tiên ghi chép trực tiếp việc sử dụng mốc để trị nhiễm trùng. Kháng sinh đã cách mạng hóa y học trong thế kỷ 20. Alexander Fleming (1881–1955) khám phá ra penicillin ngày nay vào năm 1928 và nó đã chứng tỏ lợi ích lớn lao với việc được sử dụng rộng rãi trong thời chiến. Tuy nhiên, tính hiệu quả và dễ tiếp cận của kháng sinh cũng dẫn đến hành vi lạm dụng và một số vi khuẩn đã tiến hóa đề kháng kháng sinh. Tổ chức Y tế Thế giới nhận định kháng kháng sinh là "mối đe dọa nghiêm trọng không còn là dự đoán cho tương lai mà nó đang xảy ra ngay lúc này ở mọi nơi trên thế giới và có tiềm năng ảnh hưởng đến bất kỳ ai ở bất kỳ độ tuổi nào, bất kỳ quốc gia nào".

Lịch sử

Trước hồi đầu thế kỷ 20, chữa trị nhiễm trùng chủ yếu dựa vào y học dân gian. Con người đã mô tả những hỗn hợp có thuộc tính kháng khuẩn được sử dụng trong điều trị nhiễm trùng từ hơn 2.000 năm trước. Nhiều nền văn hóa xa xưa như Ai Cập cổ đại và Hy Lạp cổ đại sử dụng những vật liệu thực vật và mốc được lựa chọn đặc biệt để trị nhiễm trùng. Công tác nghiên cứu xác ướp người Nubia trong thập niên 1990 đã phát hiện hàm lượng tetracycline đáng kể. Theo phỏng đoán thì tetracycline đến từ loại bia được pha chế vào thời điểm đó.

Việc sử dụng kháng sinh trong y học hiện đại bắt đầu với sự khám phá kháng sinh tổng hợp có nguồn gốc từ thuốc nhuộm.

Kháng sinh tổng hợp có nguồn gốc thuốc nhuộm

Arsphenamine hay còn gọi là salvarsan được Paul Ehrlich khám phá năm 1907.

Hóa trị liệu kháng sinh tổng hợp đóng vai một ngành khoa học và phát triển chất kháng khuẩn bắt đầu ở Đức với nhân vật là Paul Ehrlich vào cuối thập niên 1880. Ehrlich nhận thấy những thuốc nhuộm nhất định sẽ nhuộm màu tế bào vi khuẩn, động vật, con người, trong khi số khác thì không. Tiếp theo ông đề xuất ý tưởng là có thể tạo ra những hóa chất hoạt động như thuốc chọn lọc sẽ bám vào và giết vi khuẩn mà không làm hại vật chủ người. Sau khi kiểm tra hàng trăm thuốc nhuộm chống những sinh vật khác nhau thì vào năm 1907 Ehrlich khám phá ra một loại hữu ích trong y khoa, hợp chất arsenic hữu cơ kháng khuẩn tổng hợp đầu tiên: salvarsan mà nay được gọi là arsphenamine.

Paul Ehrlich và Sahachiro Hata

Sự kiện này đã báo trước kỷ nguyên chữa trị bằng chất kháng khuẩn bắt đầu với việc Alfred Bertheim và Ehrlich khám phá một loạt kháng sinh tổng hợp nguồn gốc arsenic vào năm 1907. Ehrlich và Bertheim đã thử nghiệm những hóa chất khác nhau có nguồn gốc thuốc nhuộm để trị trypanosomiasis ở chuột và nhiễm spirochaeta ở thỏ nhưng những hợp chất ban đầu của họ quá độc. Trong khi đó Ehrlich và Sahachiro Hata, một nhà vi trùng học người Nhật Bản làm việc với Erlich để tìm thuốc chữa giang mai, đã thành công với hợp chất thứ 606 trong chuỗi thí nghiệm họ tiến hành. Vào năm 1910 Ehrlich và Hata công bố khám phá ra thứ mà họ gọi là thuốc 606 tại Hội nghị Y học Quốc tế ở Wiesbaden. Công ty Hoechst bắt đầu đưa ra thị trường hợp chất dưới tên salvarsan, nay có tên arsphenamine, vào năm 1910. Thuốc này được dùng để chữa giang mai trong nửa đầu thế kỷ 20. Vào năm 1908, Ehrlich nhận Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học vì những đóng góp cho miễn dịch học. Hata được đề cử Giải Nobel Hóa học năm 1911 và Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học năm 1912 và 1913.

Vào năm 1932 hay 1933, một nhóm nghiên cứu do Gerhard Domagk dẫn đầu đã phát triển thuốc kháng khuẩn hoạt động trong cơ thể đầu tiên và sulfonamide đầu tiên tại những phòng thí nghiệm của IG Farben ở Đức, điều giúp Domagk đoạt giải Nobel Y Sinh 1939. Sulfanilamide, thuốc prontosil hoạt tính, không thể được cấp bằng sáng chế vì vốn đã được sử dụng trong ngành công nghiệp thuốc nhuộm vài năm. Prontosil có hiệu quả tương đối rộng chống cầu khuẩn gram dương nhưng không chống được họ vi khuẩn đường ruột. Thành công này đã mau chóng kích thích nghiên cứu. Công cuộc khám phá và phát triển chất sulfonamide này đã mở ra kỷ nguyên của chất kháng khuẩn.

Penicillin và những kháng sinh tự nhiên khác

Penicillin được Alexander Fleming khám phá năm 1928

Kể từ cuối thế kỷ 19, con người đã tường thuật những quan sát về việc một số vi sinh vật sinh sôi làm kìm hãm sự sinh sôi của những vi sinh vật khác. Những quan sát về tính đối kháng giữa vi sinh vật đã dẫn đến việc khám phá chất kháng khuẩn tự nhiên. Louis Pasteur nhận xét: "nếu chúng ta có thể can thiệp vào sự đối địch đã thấy giữa một số vi khuẩn thì điều đó có lẽ mang đến hy vọng lớn nhất cho trị liệu".

Vào năm 1874 bác sĩ William Roberts nhận thấy những mẻ cấy Penicillium glaucum được dùng trong chế tạo một số loại phô mai xanh không biểu hiện nhiễm vi khuẩn. Hai năm sau nhà vật lý John Tyndall cũng có đóng góp cho lĩnh vực này. Louis Pasteur đã tiến hành nghiên cứu chỉ ra Bacillus anthracis không sinh trưởng nếu có sự hiện diện của Penicillium notatum.

Vào năm 1895 bác sĩ người Ý Vincenzo Tiberio công bố một tài liệu về năng lực kháng khuẩn của một số chiết xuất mốc.

Vào năm 1897 nghiên cứu sinh Ernest Duchesne đệ trình một luận án có tựa "Đóng góp cho nghiên cứu về cạnh tranh sống còn ở vi sinh vật: sự đối kháng giữa mốc và vi khuẩn", tác phẩm học thuật đầu tiên bàn đến năng lực trị liệu của mốc bắt nguồn từ hoạt tính kháng khuẩn của chúng. Trong luận án này, Duchesne đề xuất rằng vi khuẩn và mốc tham gia vào một trận chiến vĩnh hằng vì sự tồn vong. Ông quan sát thấy khuẩn E. coli bị Penicillium glaucum tiêu diệt khi cả hai sinh sôi trong cùng mẻ cấy và động vật thí nghiệm bị tiêm những liều trực khuẩn thương hàn gây tử vong cùng với Penicillium glaucum thì không nhiễm thương hàn. Không may sau khi giành học vị Duchesne đi nghĩa vụ quân sự nên không thể thực hiện thêm nghiên cứu nào. Duchesne qua đời vì lao, một căn bệnh mà hiện chữa bằng kháng sinh.

Tập tin:Alexander Fleming.jpg

Alexander Fleming được trao giải Nobel vì vai trò trong tiến trình khám phá ra penicillin

Vào năm 1928, Alexander Fleming công nhận sự tồn tại của penicillin, một phân tử do những loại mốc nhất định sản sinh có khả năng giết chết hoặc ngăn chặn sự sinh trưởng của những loại vi khuẩn nhất định. Trong khi làm việc với một mẻ cấy vi khuẩn gây bệnh, Fleming để ý thấy bào tử một loại mốc xanh là Penicillium chrysogenum ở một tấm cấy. Ông quan sát thấy sự hiện diện của mốc đã tiêu diệt hoặc ngăn vi khuẩn sinh sôi. Fleming cho rằng mốc này phải tiết ra một chất kháng khuẩn mà ông đặt tên là penicillin vào năm 1928. Fleming tin con người có thể khai thác thuộc tính kháng khuẩn này cho hóa trị liệu. Ban đầu Fleming mô tả một số thuộc tính sinh học của nó rồi nỗ lực sử dụng một chế phẩm thô để điều trị một số dạng nhiễm trùng, tuy nhiên ông không thể tiến xa hơn nếu không có sự trợ giúp của những chuyên gia hóa học.

Ernst Chain, Howard Florey và Edward Abraham đã tinh chế thành công penicillin G, penicillin đầu tiên vào năm 1942 nhưng nó chưa được phổ biến rộng rãi bên ngoài quân đội Đồng minh trước năm 1945. Sau này, Norman Heatley đã phát triển công nghệ chiết xuất ngược giúp tinh chế hiệu quả lượng lớn penicillin. Cấu trúc hóa học của penicillin được Abraham đề xuất lần đầu vào năm 1942 và được Dorothy Crowfoot Hodgkin xác minh năm 1945. Penicillin tinh chế thể hiện hoạt tính kháng khuẩn hiệu nghiệm chống một phạm vi rộng vi khuẩn và có độc tính thấp ở người. Hơn nữa, không như sulfonamide tổng hợp, hoạt tính của penicillin không bị hạn chế bởi những thành phần sinh học như mủ. Sự phát triển của penicillin đã làm vực lại mối quan tâm đến nghiên cứu những hợp chất kháng sinh có độ hiệu quả và an toàn tương tự. Chain và Florey đã phát triển thành công penicillin làm thuốc điều trị, điều mà Fleming, người vô tình khám phá ra penicillin, không thể làm. Cả ba đã cùng nhau chia sẻ giải Nobel Y học năm 1945.

Florey tín nhiệm Rene Dubos tiên phong tìm kiếm một cách thận trọng và có hệ thống các hợp chất kháng khuẩn mới, điều dẫn đến việc khám phá gramicidin và khôi phục nghiên cứu của Florey về penicillin. Vào năm 1939, trùng thời điểm Chiến tranh thế giới thứ Hai bắt đầu, Dubos báo cáo phát hiện kháng sinh có nguồn gốc tự nhiên đầu tiên là tyrothricin, một hợp chất có 20% gramicidin và 80% tyrocidine từ Bacillus brevis. Đây là một trong những kháng sinh được sản xuất thương mại đầu tiên và rất hiệu quả trong điều trị vết thương và lở loét trong Chiến tranh thế giới thứ Hai. Tuy nhiên gramicidin không thể sử dụng toàn thân vì độc tính. Tyrocidine cũng tỏ ra quá độc cho sử dụng toàn thân. Các kết quả nghiên cứu thu được không được hai phe Trục và Đồng minh chia sẻ trong Thế chiến II và bị hạn chế tiếp cận trong Chiến tranh Lạnh.