Сребърни наночастици подобряват активността и безопасността на антибиотиците

Руски и германски учени създават хибридни наноконтейнери, които не само осигуряват безопасното доставяне на антибиотиците, но и позволяват лекарствата да увеличат своето въздействие.

Наночастиците

Наночастиците са от типа ядро-черупка. Основните им компоненти са сребро и полиглутаминова киселина.
Изследователите решават да използват полиглутаминовата киселина за обвивка. Причината е, че тя е биосъвместима и биоразградима, но е в състояние да свърже здраво положително зареден антибиотик, което не му позволява да напусне преждевременно обвивката.

Ядрото е създадено на основата на сребърни наночастици, които от своя страна притежават антимикробни свойства, а това повишава значително афективността на антибиотика. Към тях са прикрепени полимиксинови молекули.

По време на химическите реакции авторите на изследването „зашиват“ един на за друг двата основни компонента. След това поставят в тях антибиотик, като използват взаимното привличане между зарядите на полимера и поликсимина. Така се получава двуслойна сфера, която е с диаметър 100 нанометра.

Резултатите

Колегите на руските учени от германския Университет „Готфрид Лайбниц“ в Хановер извършват оценка на токсичността на получените частици върху изкуствено отгледани човешки епителни клетки. Опитите показват, че три дни след третиране с наночастиците, жизнеспособността на клетките не е намаляла. Изводът, който прави екипът е, че когато антибиотикът е поставен в подобна опаковка, неговата токсичност намалява драстично.

Опит с клетки на патогенната бактерия Pseudomonas aeruginosa показва високите нива на ефективност. Наночастиците, които носят антибиотика, потискат растежа на бактериите четири пъти по-ефективно от свободните полимиксини.

Ръководителят на проекта Юрий Скорик от Института за високомолекулярни съединения към Руската академия на науките разяснява, че разработените от тях хибридни наночастици доставят безопасно антибиотика до необходимите тъкани, защото липсва цитотоксичност, но защото полимиксините се освобождават постепенно от полимерната обвивка.

Екипът е разработил и композитен хидрогел. За целта учените използват биосъвместим полимер на агароза, който са напълнили с наночастици с полимиксин. Той е с изразено антимикробно действие и може да бъде използван в превръзки за лечение на кожни рани.

„Следващата ни задача е да проучим възможността за целенасочено доставяне на наночастици до местата на бактериалното замърсяване“, казва още Юрий Скорик.

За полимиксините и за резистентността към антибиотиците

Резистентността към антибиотиците е един от изключително сериозните проблеми, пред който светът е изправен.

С всяка година устойчивите на антибиотици бактерии се увеличават. Затова и усилията на учените се концентрират върху разработването на нови медикаменти и върху повишаването на ефективността и безопасността на вече съществуващите.

Полимиксините, открити преди повече от половин век, се смятат за едни от най-ефективните антибиотици с пептидна природа. Те оказват бактерициден ефект върху грам-отрицателните бактерии, сред които са Escherichia, Pseudomonas aeruginosa, Salmonela, Vibrio cholerae и други.

Тези лекарства нарушават директно целостта на цитоплазмената мембрана на патогените и това е причината бактериалната резистентност към тях да се появява рядко. В същото време обаче всички полимиксини са токсични. Затова те не се предписват на хората, които страдат от заболявания на черния дроб, бъбреците, централната нервна система, както не се дават и на възрастни хора и деца.

Това е една от причините екипът да се насочи към търсене на възможност и разработване на система, която целенасочено да доставя полимиксини в организма, както и да намали до минимум токсичността им.

Екипът

В екипа, създал наночастиците, участват изследователи от Института за високомолекулярни съединения на Руската академия на науките, Петербургския държавен университет и от Държавния научноизследователски институт за биопрепарати, както и колегите им от Университета „Готфрид Лайбниц“ в Хановер, Германия.

Проектът се реализира с финансовата подкрепа на Руския научен фонд.

Научните резултати са публикувани в International Journal of Molecular Sciences.