Новые молекулярные структуры борются с инфекционными болезнями лучше, чем традиционные антибиотики

Новые молекулярные структуры борются с инфекционными болезнями лучше, чем традиционные антибиотики

Исследователи из корпорации IBM и Института биоинженерии и нанотехнологий (Institute of Bioengineering and Nanotechnology) совершили прорыв в области наномедицины. Новые типы полимеров продемонстрировали реальную способность обнаруживать и уничтожать устойчивых к антибиотикам бактерий и возбудителей инфекционных заболеваний, таких как штамм золотистого стафилококка, устойчивый к метициллину.

Эти наноструктуры, обнаруженные благодаря принципам, применяемым в производстве полупроводников, «притягиваются» к инфицированным клеткам как магнитом, что дает им возможность выборочно уничтожать бактерии, трудно поддающиеся лечению, не разрушая здоровые клетки вокруг них. Эти агенты также препятствуют развитию у бактерий устойчивости к лекарственному средству, фактически прорываясь через клеточную стенку и мембрану внутрь клетки бактерии, что позволяет говорить о принципиально ином способе атаки на инфицированные клетки по сравнению с традиционными антибиотиками.

MRSA является лишь одним видом опасных бактерий, которые обычно поражают кожу, и которыми легко заразиться в таких местах как спортзалы, школы и больницы, где люди находятся в тесном контакте друг с другом. В 2005 году бактерии MRSA стали причиной около 95000 серьезных инфекционных заболеваний, что в почти 19000 случаях привело к летальному исходу в больницах США.

Проблема с инфекциями подобно MRSA сложна вдвойне. Во-первых, устойчивость к лекарственным препаратам, которая возникает из-за того, что микроорганизмы способны развиваться, чтобы эффективно противостоять действию антибиотиков, поскольку современные методы лечения оставляют клеточную стенку и мембрану их клеток почти неповрежденными. Кроме того, большие дозы антибиотиков, необходимые, чтобы убить такую инфекцию, уничтожают без разбора, наряду с заражёнными эритроцитами, и здоровые красные кровяные тельца.

«Количество бактерий в ладони руки человека превосходит численность всего населения планеты, — отметил доктор Джеймс Хедрик (James Hedrick), ученый из исследовательского центра IBM Research – Almaden, который занимается исследованиями перспективных органических материалов. — Благодаря этому открытию, мы сегодня можем использовать результаты многолетних исследований и разработок в области материаловедения, которые проводились в полупроводниковой промышленности, для создания принципиально нового механизма доставки лекарственного вещества, способного сделать лекарства более эффективными и узкоспециализированными с точки зрения лечебного эффекта»,

При производстве в промышленном масштабе, эти биологически разлагаемые наноструктуры могут вводиться в организм непосредственно или наноситься на кожу, что позволит лечить кожные инфекции с помощью таких предметов повседневного использования как дезодоранты, мыло, влажные салфетки и другие дезинфицирующие средства. Эти наноструктуры могут также быть использованы для заживления ран, для лечения туберкулеза и легочных инфекций.

«Используя наши новые наноструктуры, мы можем предложить действительно эффективное терапевтическое решение для лечения инфекций MRSA и других инфекционных заболеваний», — подчеркнул доктор Йиян Янг (Yiyan Yang), руководитель научной группы в Сингапурском Институте биоинженерии и нанотехнологий (Institute of Bioengineering and Nanotechnology).

Как это работает

Иммунная система человека предназначена для защиты нас от вредных веществ, как внутри, так и снаружи, однако, по ряду причин, многие из обычных антибиотиков сегодня либо отторгаются организмом, либо дают ограниченный положительный эффект при лечении заболеваний, вызываемых лекарственно-устойчивыми бактериями. Антибактериальные агенты, разработанные в IBM Research и Институте биоинженерии и нанотехнологий, специально нацелены на зараженные зоны для системной доставки лекарственного вещества.

Как только эти полимеры начинают взаимодействовать с водой в организме или на теле человека, они самостоятельно образуют новую полимерную структуру, которая под воздействием электростатических сил притягивается к зараженным клеткам и прорывается через их клеточные стенки и мембраны. У бактерий не может вырабатываться устойчивость к этим наночастицам просто из-за физической природы данного явления.

Электрический заряд, обнаруженный, как и ожидалось, в клетках, играет очень важную роль, поскольку новые полимерные структуры притягиваются только к зараженным участкам, сохраняя нетронутыми здоровые красные кровяные тельца (эритроциты), которые являются переносчиками кислорода в организме и борются с бактериями.

В отличие от большинства антибактериальных агентов, эти структуры являются биодеградируемыми (т.е. поддающимися биологическому разложению), что расширяет сферу их потенциального применения, поскольку они могут выводиться из организма естественным образом (а не остаются в организме и накапливаются в его органах).

Антибактериальные полимеры были созданы IBM Research и Институтом биоинженерии и нанотехнологий, и испытаны против клинических микробных образцов в Государственной лаборатории диагностики и лечения инфекционных заболеваний (State Key Laboratory for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases), в больнице First Affiliated Hospital, Медицинском колледже (College of Medicine) и Университете Чжэцзян (Zhejiang University) в Китае. Подробная статья об этом открытии была недавно опубликована в авторитетном научном журнале Nature Chemistry (cсылка вне сайта ibm.com).

Исследователи из IBM уже применяют принципы нанотехнологий для создания потенциальных инноваций в медицине, таких как «ДНК-транзистор» (DNA Transistor (US)) и трехмерная магнитно-резонансная томография (3-D MRI (US)). Самая последняя по времени подобная работа ученых IBM – одноступенчатый тест экспресс-диагностики, основанный на инновационном кремниевом чипе, для которого требуется существенно меньшее количество образца. Этот тест, названный Lab on a Chip (CH) («Лаборатория на чипе»), может выполняться значительно быстрее традиционных аналогов, он портативен, прост в использовании и применим для диагностики многих болезней. Результаты этого теста настолько быстры и точны, что небольшой образец крови пациента может быть проверен непосредственно после сердечного приступа, что позволит врачу сразу же предпринять необходимые действия, чтобы помочь пациенту выжить.

Самые свежие новости медицины на нашей странице в Вконтакте
Читайте также
Вы можете оставить комментарий, или trackback с Вашего сайта.

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: