Возрождение антибиотиков с помощью двусторонних наночастиц
За прошедшие десятилетия многие штаммы болезнетворных бактерий выработали защитные механизмы даже против самых сильнодействующих антибиотиков, что привело к растущему кризису в сфере здравоохранения. Появление устойчивых к антибиотикам «супербактерий» также спровоцировало гонку вооружений. Поскольку микробы находят новые способы противостоять лекарствам, исследователи ищут новые способы преодоления их защитных механизмов.
Значительный шаг вперед был сделан исследовательской группой под руководством Яна Ю, профессора химии имени Арта Крига в области искусств и наук, а также биомедицинской инженерии в Инженерной школе Маккелви, которая восстановила эффективность неэффективных антибиотиков, объединив их с двусторонними наночастицами — сверхмалыми строительными блоками материалов размером менее 100 нанометров. Наночастицы продемонстрировали замечательную способность разрушать клеточные стенки бактерий, делая микробы уязвимыми для атаки.
«Наночастицы значительно усилили действие антибиотиков, — сказал Ю. — Это исследование может указать на новый способ вдохнуть новую жизнь в старые антибактериальные препараты».
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nano Letters. Соавторами работы выступили коллеги Ю из Индианского университета и Осакского университета в Японии.
Ю и его команда создали наночастицы с двумя различными сторонами. Названные наночастицами Януса в честь двуликого римского бога начал и концов, эти частицы удваивают возможности химиков. Одна сторона покрыта положительно заряженными молекулами, которые помогают наночастицам прикрепляться к клеточной стенке бактерий. Другая сторона покрыта гидрофобными (водоотталкивающими) молекулами, которые вызывают разрыв клеточной стенки. «Одна наночастица Януса наносит два удара за один выстрел», — сказал Ю.
Как объяснил Ю, когда клеточная стенка повреждена, антибиотикам гораздо легче проникать в клетки и в конечном итоге убивать микробы. Команда обнаружила, что комбинация наночастиц Януса и антибиотиков уничтожает колонии устойчивых к лекарствам штаммов кишечной палочки и A. baumannii — двух типов бактерий, представляющих значительную опасность для здоровья человека, — более эффективно, чем одни только антибиотики. Один из штаммов A. baumannii был устойчивым к антибиотикам, собранным в больнице.
Другие типы наночастиц использовались для борьбы с бактериями, и в некоторых случаях микробы демонстрировали способность развивать защиту от угроз малого масштаба, объяснила Ю. Но поскольку наночастицы Януса атакуют клеточную стенку с двух сторон, развитие какой-либо устойчивости, вероятно, будет медленным и сложным процессом, сказала она. «Если бактерии и разовьют какую-либо устойчивость, это, скорее всего, произойдет в течение длительного времени».
В случае, если бактерии выработают защитные механизмы против одного конкретного типа двусторонних наночастиц, исследователи всегда смогут изменить молекулы, прикрепленные к каждой стороне. «Наночастицы Януса поддаются настройке и регулировке, что является огромным преимуществом», — сказал Ю.
В будущем Ю надеется наладить новое сотрудничество с исследователями из Вашингтонского университета, включая сотрудников инженерной школы Маккелви и медицинского центра Вашингтонского университета. Она хотела бы работать с врачами над тестированием наночастиц Януса в больничных условиях, возможно, в том числе для заживления ран у пациентов. Она также хотела бы сотрудничать с исследователями в области химии и инженерии, чтобы изучить новые возможности для модификации наночастиц и их производства в больших количествах для клинического применения.
Ю работает в Вашингтонском университете всего несколько месяцев — она начала работать в июле — но уже в восторге от открывающихся возможностей для новых знакомств. «В Вашингтонском университете так много талантливых исследователей, с которыми можно работать и у которых можно учиться, — сказала она. — Это идеальное место для продвижения исследований моей группы».
Бессменный главный редактор, в незапамятные времена работал в издании РБК
