Лантанидные наногибриды показали перспективность в лечении лёгочных биоплёнок

Бактериальные инфекции, связанные с биоплёнками, — одна из ведущих причин заболеваемости и смертности среди пациентов с муковисцидозом или ослабленным иммунитетом. Лечение обычно требует интенсивной антибиотикотерапии. Существует острая потребность в эффективных агентах для in vivo диагностики и точной терапии без развития резистентности бактерий.

В исследовании, опубликованном в ACS Nano, группа под руководством профессора Чэнь Сюэюаня из FJIRSM Китайской академии наук достигла неинвазивной фототераностики на мышиной модели лёгочной инфекции, вызванной биоплёнкой Pseudomonas aeruginosa.

Учёные создали новые наногибриды NaNdF₄ с альгинатлиазой (Aly), имеющие структуру, подобную подсолнуху. Они продемонстрировали:

• Высокую эффективность фотопреобразования.
• Люминесценцию во втором ближнем инфракрасном диапазоне (NIR-II).
• Идеальный размер частиц для доставки в лёгкие.

При попадании в инфицированные лёгкие Aly высвобождалась из мезопор наногибридов в ответ на кислую среду, что приводило к целенаправленной деградации биоплёнок. Одновременно наногибриды, приобретая сильный положительный заряд, лучше адгезировались к бактериям, продлевая своё пребывание в лёгких.

Мониторинг интенсивности люминесценции наногибридов в лёгких позволил в реальном времени оценивать степень инфекции и эффективность терапии.

Исследователи показали, что наногибриды обеспечивают мощное уничтожение биоплёнки за счёт синергетического эффекта Aly и фотothermalной терапии:

• Жизнеспособность P. aeruginosa in vitro была снижена на 5.3 log₁₀ (дезинфицирующий эффект).
• Количество бактерий в лёгких обработанных мышей уменьшилось на 94%.

Важно, что наногибриды метаболизировались в основном в печени и селезёнке и практически полностью выводились из организма к восьмому дню после внутривенной инъекции, что минимизирует потенциальную долгосрочную токсичность наноматериалов.

Это исследование представляет собой важный шаг в разработке тераностических наноагентов для лечения инфекций внутренних органов на основе люминесцентных лантанидных наногибридов.