Химики Университета ИТМО придумали, как победить бактерии, устойчивые к антибиотикам

Химики Университета ИТМО придумали, как победить бактерии, устойчивые к антибиотикам

Ученые  создали систему адресной доставки лекарств с помощью частиц карбоната кальция

Ученые из Санкт-Петербурга создали систему адресной доставки
лекарств с помощью частиц карбоната кальция, которую можно
использовать в том числе для борьбы с устойчивыми к антибиотикам
бактериям, сообщает РИА Новости. Результаты
исследования опубликованы в журнале Chemical
Communications.

Карбонат кальция ― простое и хорошо известное вещество. Оно
входит в состав мела, известняка, мрамора, морских раковин,
яичной скорлупы и многих пищевых добавок, под именем Е170 оно
зарегистрировано как белый пищевой краситель.

Исследователи из Химико-биологического кластера
Университета ИТМО разработали на его основе полые
частицы-носители для доставки лекарственных препаратов, по форме
напоминающие бактерии кишечной палочки Escherichia coli.

По мнению ученых, такие носители будут восприниматься патогенами
как собственные клетки, встраиваться в бактериальные биопленки и
контролируемо высвобождать терапевтическое средство, когда это
необходимо.

«Мы разрабатываем материал под конкретную задачу, а именно ― для
борьбы с бактериальными инфекциями, ― приводятся в пресс-релизе
слова первого автора статьи, аспиранта Никиты Серова. ― Карбонат
кальция ― материал очень доступный и дешевый, по нему много
экспериментальных данных. При этом он биосовместимый. Если мы
вспомним, какие элементы у нас представлены в крови и других
биологических жидкостях, то увидим, что кальций является одним из
наиболее представленных ионов: он участвует в передаче нервных
импульсов, в сокращении мышц. В то же время карбонат-ионы,
которые получаются при взаимодействии воды с растворенным
углекислым газом, при контакте с ионами кальция дают уже знакомый
нам материал. По этой причине карбонат кальция нашему организму
знаком, и очень давно».

Но, для создания носителя антибиотика или другого препарата одной
биосовместимости мало, отмечают ученые. Важно, чтобы
лекарственное вещество надежно удерживалось в нем пока не
достигнет цели, и легко «выгружалось», прибыв к месту назначения.
При этом в крови человека частицам-носителям придется столкнуться
с иммунными клетками, которые постараются избавиться от
инородного объекта, попавшего в организм.

Разработчики проанализировали эти взаимодействия и постарались
придать носителю оптимальные размер и форму.

«Во множестве работ показано, что форма объекта определяет, как
на него среагируют иммунные клетки, ― отмечает Серов. ― Чтобы
иммунные клетки успешно атаковали объект, им нужно его обхватить.
У нашего объекта очень большая поверхность, которая не позволяет
им это сделать. В результате иммунный ответ становится слабее,
что позволяет избежать разрушения капсулы или побочных эффектов».

Микрокапсула имеет размер приблизительно 5 микрометров в длину и
форму, схожую с формой бактерий. Это позволяет ей свободно
циркулировать по кровеносным сосудам к очагу инфекции, защищая
антибиотик под сравнительно толстой оболочкой из карбоната
кальция. Однако, прибыв к месту воспаления, капсула быстро
начинает работать.

Дело в том, что многие бактерии в результате жизнедеятельности
создают вокруг себя кислую среду. Карбонат кальция при повышенной
кислотности начинает быстро разрушаться, высвобождая лекарство.

«У наших частиц достаточно немного растворить стенку, и
содержимое выходит оттуда моментально, создавая большие локальные
концентрации терапевтического вещества, в то время как обычно
такие конструкции должны полностью раствориться, чтобы вышло все
лекарство», ― добавляет Серов.

Пока эксперименты с доставкой антибиотиков проведены в пробирках.
Эффективность вещества проверяли на живых бактериях. Как отмечают
ученые, это только первый этап работ. В будущем они планируют
разработать капсулу для адресной доставки противобактериального
вещества, не содержащего собственно антибиотика.

«Так как постоянно появляются устойчивые к антибиотикам штаммы,
от антибиотиков желательно уходить, ― объясняет ученый. ― Есть
молекулы, которые мешают бактериям „общаться“ друг с другом.
Нарушая это „общение“, они не дают бактериям образовывать
биопленки, которые являются основной проблемой в месте
воспаления. Их мы и планируем использовать в будущем».

Сейчас исследования продолжаются. В частности, ученые пытаются
создать специальное покрытие, которое позволит капсуле
избирательно прилипать к бактериям и более активно накапливаться
в образуемых ими колониях — биопленках, борьба с которыми и
является одной из основных целей ученых.

Авторы считают, что если доставить в биопленку вещество, которое
не позволит ей расти, после завершения жизненного цикла уже
существующих бактерий это приведет к выздоровлению.

 

Источник: ria.ru

Источник: scientificrussia.ru