Биомиметические наногубки поглощают токсины бактериальных инфекций и ядов

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего создали «наногубку», способную безопасно удалять из кровотока широкий класс опасных токсинов, включая токсины MRSA, E. coli, ядовитых змей и пчёл. Эти наногубки, пока изученные на мышах, нейтрализуют «порообразующие токсины», разрушающие клетки, проделывая отверстия в их мембранах. В отличие от других антитоксиновых платформ, требующих индивидуального синтеза для каждого типа токсина, наногубки могут поглощать разные порообразующие токсины независимо от их молекулярной структуры. В исследовании с альфа-гемолизиновым токсином MRSA предварительное введение наногубок позволило выжить 89% мышей после летальной дозы.

Введение наногубок после летальной дозы привело к выживаемости 44%.

Работа опубликована в Nature Nanotechnology 14 апреля.

«Это новый способ удаления токсинов из кровотока. Вместо создания специфических методов лечения для отдельных токсинов мы разрабатываем платформу, способную нейтрализовать токсины, вызванные широким спектром патогенов, включая MRSA и другие устойчивые к антибиотикам бактерии», — сказал Лянфан Чжан, старший автор исследования.

Работа также может привести к созданию неспецифических видов терапии при укусах ядовитых змей и пчёл.

Наногубки как ловушки

Чтобы избежать иммунной системы и оставаться в кровотоке, наногубки покрыты мембранами эритроцитов. Эритроциты — одна из основных мишеней порообразующих токсинов.

Наногубки выглядят как эритроциты и служат их ложными мишенями, которые собирают токсины. Они поглощают токсины и отводят их от клеточных мишеней. В экспериментах на мышах период полувыведения наногубок составил 40 часов. В конечном итоге печень безопасно метаболизировала как наногубки, так и связанные токсины.

Каждая наногубка имеет диаметр примерно 85 нанометров и состоит из биосовместимого полимерного ядра, обёрнутого сегментами мембран эритроцитов.

Из одного эритроцита можно создать тысячи наногубок, которые в 3000 раз меньше эритроцита. Одна доза такого «войска» наногубок заполняет кровоток, превосходя по численности эритроциты и перехватывая токсины.

В пробирочных экспериментах количество токсинов, которое могла поглотить каждая наногубка, зависело от токсина:

• Около 85 альфа-гемолизиновых токсинов MRSA
• 30 стрептолизинов-O токсинов
• 850 мономеров мелиттина (компонент пчелиного яда)

У мышей одновременное введение наногубок и альфа-гемолизинового токсина в соотношении токсин-наногубка 70:1 нейтрализовало токсины и не вызвало заметных повреждений.

Следующим шагом исследователи называют проведение клинических испытаний.