Arzneimittelresistente bakterien - entwerfen von nanopartikeln für hohe antibiotika-dosen


Arzneimittelresistente bakterien - entwerfen von nanopartikeln für hohe antibiotika-dosen

Hochzielgerichtete Nanopartikel, die riesige Dosen bestehender Antibiotika liefern, können verwendet werden, um die Abwehr von arzneimittelresistenten Bakterien zu überladen, Forscher aus Brigham und Women's Hospital und MIT in der Zeitschrift ACS Nano . Die Autoren erklärten, dass die Entwicklung von neuartigen Antibiotika, die für eine wachsende Zahl von Bakterien wirksam eingesetzt werden können, die gegen bestehende Medikamente resistent geworden sind, sehr anspruchsvoll geworden ist.

Die Wissenschaftler haben auf dieses Ziel hinarbeitet, indem sie ein Nanopartikel entwickeln, das das Immunsystem eindringt, auf die Infektionsstellen zielt und anschließend einen fokussierten Antibiotika-Angriff freisetzt.

Laut führenden Autor, Aleks Radovic-Moreno, der ein MIT-Student ist, würde diese Strategie die Nebenwirkungen von einigen Antibiotika senken und schützen die nützlichen Bakterien, die häufig im menschlichen Körper leben.

Die neuen Nanopartikel wurden aus einem mit Polyethylenglykol (PEG) verkappten Polymer hergestellt, das aufgrund seiner ungiftigen Eigenschaften häufig für die Arzneimittelabgabe verwendet wird und weil es dazu beitragen kann, Nanopartikel durch den Blutkreislauf zu transportieren, ohne vom Immunsystem erkannt zu werden. Die Forscher veranlassten die Partikel, spezifisch auf Bakterien zu zielen. Bisherige Versuche, Partikel auf Bakterien zu zielen, indem sie ihnen eine positive Ladung geben, die sie zu den negativ geladenen Zellwänden der Bakterien anzieht, ist nicht erfolgreich gewesen, da das Immunsystem dazu neigt, positiv geladene Nanopartikel aus dem Körper zu entfernen, bevor sie Bakterien begegnen können.

Das Team konnte diese Hürde durch die Entwicklung von Antibiotika tragenden Nanopartikeln überwinden, die ihre Ladung je nach ihrer Umgebung umschalten können, während sie im Blutkreislauf zirkulieren, die Ladung der Partikel ist leicht negativ, doch bei der Begegnung mit einer Infektionsstelle gewinnen sie Eine positive Ladung, die es ihnen erlaubt, fest an Bakterien zu binden und ihre Drogen-Nutzlast freizugeben.

Der Schalter wird wegen der leicht sauren Umgebung um Bakterien berührt. Infektionsstellen können im Vergleich zu normalem Körpergewebe etwas sauer sein, da die Bakterien, die die Krankheit verursachen, sich schnell vermehren und Sauerstoff abbauen. Unzureichende Sauerstoffgehalte lösen jedoch eine Veränderung des Bakterienstoffwechsels aus, die sie dazu veranlasst, organische Säuren zu erzeugen. Die Immunzellen des Körpers versuchen zu helfen - Neutrophilen Zellen beginnen, Säuren zu produzieren, um die Bakterien zu konsumieren.

Die Nanopartikel haben eine pH-empfindliche Schicht, die aus langen Ketten der Aminosäure Histidin knapp unterhalb der äußeren PEG-Schicht besteht. Wenn der pH-Wert von 7 auf 6 abfällt, d.h. wenn es saurer wird, neigt das Polyhistidinmolekül dazu, Protonen zu gewinnen, die dem Molekül eine positive Ladung verleihen.

Die Nanopartikel beginnen, ihre Drogen-Nutzlast freizugeben, die in den Kern des Teilchens eingebettet ist, sobald sie an Bakterien binden. Die Forscher entwarfen die Partikel, um Vancomycin zu liefern, das zur Behandlung von Arzneimittelresistenten Infektionen verwendet wird. Es ist jedoch möglich, die Partikel zu modifizieren, um andere Antibiotika oder Kombinationen von Medikamenten zu liefern. Mit zunehmender Säure neigen viele Antibiotika dazu, ihre Wirksamkeit zu verlieren. Allerdings entdeckte das Team, dass Antibiotika, die von Nanopartikeln getragen wurden, ihre Potenz besser beibehalten als herkömmliche Antibiotika. Die aktuelle Version der Nanopartikel entlädt ihre Drogen-Nutzlast über ein bis zwei Tage.

Radovic-Moreno kommentiert:

"Sie wollen nicht nur ein kurzes Platzen der Droge, weil Bakterien sich erholen können, sobald die Droge weg ist. Sie wollen eine erweiterte Freisetzung von Medikamenten, so dass Bakterien ständig mit hohen Mengen an Medikamenten getroffen werden, bis sie ausgerottet worden sind."

Die Forscher sagen, dass, obwohl eine weitere Entwicklung erforderlich ist, glauben sie, dass die hohen Dosen ihre Partikel schließlich könnte dazu beitragen, die Bakterienresistenz zu überwinden.

Radovic-Moreno schließt:

"Wenn Bakterien drogenresistent sind, bedeutet das nicht, dass sie aufhören zu reagieren, es bedeutet, dass sie reagieren, aber nur bei höheren Konzentrationen. Und der Grund, warum man diese klinisch nicht erreichen kann, ist, weil Antibiotika manchmal giftig sind oder sie nicht bleiben Dieser Ort der Infektion lange genug."

Der Ansatz kann mit einem möglichen Hindernis umgehen, da es auch negativ geladene Gewebezellen und Proteine ​​an Infektionsstellen gibt, die in der Lage sind, mit Bakterien in Bindung an Nanopartikel zu konkurrieren und sie möglicherweise daran zu hindern, an Bakterien zu binden. Die Forscher untersuchen derzeit, inwieweit dies die Wirksamkeit ihrer Nanopartikellieferung einschränken kann. Sie werden auch Tierstudien durchführen, um festzustellen, ob die Teilchen im Körper pH-empfindlich bleiben und lange genug zirkulieren, um ihre Ziele zu erreichen.

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