Возрождение антибиотиков с помощью двуликих наночастиц
Распространение устойчивых к антибиотикам «супербактерий» побуждает ученых искать новые способы преодоления их защиты.
Исследовательская группа под руководством Яна Ю, профессора химии и биомедицинской инженерии, восстановила эффективность антибиотиков, комбинируя их с двусторонними наночастицами размером менее 100 нанометров. Эти частицы способны разрушать клеточные стенки бактерий, делая их уязвимыми.
«Наночастицы “зарядили” антибиотики суперсилой. Это исследование может указать новый способ вернуть к жизни старые антибактериальные препараты», — сказал Ю.
Исследование, опубликованное в Nano Letters, было проведено совместно с коллегами из Университета Индианы и Университета Осаки.
Двойной удар по бактериям
Команда создала так называемые Янус-частицы (в честь двуликого римского бога). Их особенность в двух различных сторонах:
- Одна сторона покрыта положительно заряженными молекулами, которые помогают частице прикрепляться к клеточной стенке бактерии.
- Другая сторона покрыта гидрофобными (отталкивающими воду) молекулами, которые вызывают разрыв клеточной стенки.
«Одна частица Януса наносит двойной удар одним выстрелом», — пояснил Ю.
После разрушения клеточной стенки антибиотикам гораздо легче проникнуть внутрь и убить бактерии.
Эффективность против устойчивых штаммов
Комбинация Янус-наночастиц и антибиотиков показала более высокую эффективность в уничтожении колоний устойчивых штаммов E. coli и A. baumannii (представляющих серьезную угрозу для здоровья человека), чем антибиотики по отдельности. Один из штаммов A. baumannii был устойчивой к антибиотикам разновидностью, собранной в больнице.
Преимущество в борьбе с резистентностью
По словам Ю, бактерии могут вырабатывать устойчивость к некоторым типам наночастиц. Однако поскольку Янус-частицы атакуют клеточную стену напрямую и с двух сторон, развитие резистентности к ним, вероятно, будет медленным и сложным процессом.
Кроме того, если бактерии выработают защиту против одного типа частиц, исследователи могут изменить молекулы на каждой из сторон. «Янус-частицы настраиваемы и регулируемы, что является огромным преимуществом», — отметил Ю.
Будущие планы
В будущем Ян Ю надеется начать сотрудничество с исследователями из Медицинской школы и Школы инженерии Маккелви, чтобы:
- Протестировать Янус-частицы в клинических условиях, например, для заживления ран.
- Изучить новые варианты настройки частиц и их массового производства для медицинского применения.