Ультразвуковые наночастицы уничтожают биоплёнки в лабораторных тестах

Исследователи из Оксфордского университета разработали новую систему доставки лекарств с использованием ультразвуковых наночастиц для разрушения и уничтожения бактериальных биоплёнок. Это перспективное решение глобальной проблемы хронических устойчивых к антибиотикам инфекций, от которых страдают сотни миллионов людей. Работа опубликована в npj Antimicrobials and Resistance.

В до 80% хронических инфекций бактерии образуют биоплёнки — слизистое вещество, которое формирует защитную матрицу вокруг них. Биоплёнки являются основной причиной антимикробной резистентности, защищая бактерии как от иммунных клеток, так и от лекарств, повышая их устойчивость к лечению до 1000 раз. Удалить их без механического разрушения сложно, особенно внутри организма.

Команда из Департамента инженерных наук и NDORMS создала наночастицы, нагруженные антибиотиком. При активации ультразвуком они быстро испаряются, что позволяет физически разрушать биоплёнки и высвобождать лекарства непосредственно в очаге инфекции. Ультразвук можно точно сфокусировать глубоко в теле, что является ключевым преимуществом для неинвазивного лечения.

Профессор Элеанор Страйд, руководитель проекта: «Наши результаты очень обнадёживают, поскольку лечение хронических инфекций, связанных с образованием биоплёнок, остаётся проблемой на фоне распространения антимикробной резистентности. Методы в этом исследовании были разработаны с учётом клинического применения».

Результаты испытаний

Наночастицы тестировали на 10 клинических штаммах бактерий, включая E. coli и MRSA, с четырьмя разными антибиотиками.

• Против бактерий без биоплёнок: комбинация наночастиц и ультразвука снизила необходимую концентрацию антибиотика для подавления роста более чем в 10 раз по сравнению с обычным лечением.
• Против биоплёнок: эффективность была ещё выше — необходимая концентрация антибиотика снизилась более чем в 40 раз, при этом 100% бактерий были уничтожены клинически достижимыми дозами.
• Против персистерных клеток (дремлющих бактерий, вызывающих рецидивы): наночастицы снизили необходимую концентрацию лекарства в 25 раз по сравнению со свободными антибиотиками.

Биоплёнки обнаруживаются при многих трудноизлечимых инфекциях: хронических ранах, инфекциях мочевыводящих путей, лёгочных инфекциях при муковисцидозе и даже акне. Команда работает над масштабированием производства наночастиц для скорейшего начала клинических испытаний.