- Профессор Ким Кён Кю из Университета Сонгюнкван создал противомикробную систему, которая при электростимуляции генерирует активный кислород
Схема уничтожения золотистого стафилококка в модельных мышах с помощью нанороботов. Эксперимент на модельных мышах с флегмоной показало, что инъекция нанороботов, состоящих из наночастицы оксида железа и эндолизина, и последующая подача электрических импульсов убивает более 99 процентов инфекционных бактерий [Фото: Университет Сонгюнкван]
[Корреспондент Ку Бон Хёк] Южнокорейские ученые разработали наноробота, который убивает только бактерии с помощью активного кислорода. Данная технология поможет бороться с бактериями, устойчивыми к антибиотикам.
Ожидается, что это станет ключом к разработке новых методов лечения инфекций, свободных от резистентности. Существующие методы лечения с использованием антибиотиков неизбежно приводит к возникновению устойчивости у бактерии.
Корейский исследовательский фонд 13-го апреля объявил, что исследовательская команда во главе с профессором Ким Кён Кю из Университета Сонгюнкван разработала наноробота размером 20 нанометров, который избирательно связывается с золотистым стафилококком и в ответ на внешние электрические сигналы генерирует активный кислород, уничтожающий патогенов.
Исследовательская группа обнаружила, что когда они ввели нанороботы в модельные мыши, чья подкожная ткань была заражена золотистым стафилококком, устойчивым к антибиотикам, и подали электрические сигналы, инфекционные бактерии быстро вымерли, и воспаление исчезло.
После этого ученые добавили нанороботов к культурам макрофагов (животного происхождения), инфицированным золотистым стафилококком, и пропустили ток. Нанороботы, связанные с клеточными стенками бактерий, начали генерировать активный кислород в ответ на электрическую стимуляцию, что в свою очередь разрушили клеточные мембраны бактерии.
Ключевым элементом данной технологии является то, что нанороботы прилипают только к микробам, а не к клеткам животных, и производят активный кислород «по запросу».
Селективность в отношении бактерий была обеспечена путем покрытия наночастиц железа стыковочными белками (эндолизином). Эти белки используются бактериофагами, когда они паразитируют на бактериях.
Существующие антибиотики нацелены на белки, которые есть у бактерий, поэтому микробы, у которых есть мутации в таких белках-мишенях, выживают в процессе адаптации и неизбежно развивают устойчивость.
Антибиотики, которые связывается с клеточной мембраной бактерий и разрушает ее, были и раньше, но через некоторое время появились устойчивые к ним бактерий с модифицированными клеточными мембранами.
Однако повреждение клеточной мембраны, вызванное активным кислородом, не может быть преодолено простыми генетическими мутациями, поэтому появление устойчивых к этому бактерий крайне маловероятно.
Нанороботы с большой вероятностью будут применяться в клинической практике, поскольку в них используются наночастицы железа, покрытые силиконом и белком, и ими можно управлять с помощью низкоэнергетической электрической стимуляции, используемой для красоты кожи.
«Человечеству придется решить проблему устойчивости к антибиотикам. Для того чтобы результаты исследования применялись на практике, необходимо подтвердить его безопасность путем оптимизации биосовместимых материалов и методов запуска» - сказал профессор Ким Кён Кю.
Результаты исследования, проведенного в рамках проекта по развитию био- и медицинских технологий при поддержке Министерства науки и информационных технологий Южной Кореи и Корейского исследовательского фонда, были опубликованы в Интернете 10 апреля в международном научном журнале в области наномедицины «Small».
Comments