Исследователи из Оксфордского университета разработали новую систему доставки лекарств, использующую активируемые ультразвуком наночастицы для разрушения бактериальных биопленок. Это многообещающее решение может помочь справиться с глобальным кризисом хронических инфекций, устойчивых к антибиотикам, от которых страдают сотни миллионов людей по всему миру. Работа опубликована в издании npj Antimicrobials and Resistance.
В 80% случаев хронических бактериальных инфекций их возбудители образуют биопленки — слизистую субстанцию, выделяемую клетками патогенов и формирующее вокруг них защитную матрицу. Они являются основным фактором беспрецедентной живучести микроорганизмов, поскольку защищают бактерии как от иммунных клеток человека, так и от противомикробных препаратов, снижая эффективность терапии в тысячу раз. Биопленки очень трудно удалить без механического разрушения даже в клеточной культуре, а внутри организма это сделать практически невозможно.
Чтобы решить эту проблему, команда из Оксфордского факультета инженерных наук и Наффилдского отделения ортопедии, ревматологии и наук об опорно-двигательном аппарате (NDORMS) разработала особые наночастицы с антибиотиками внутри.
При активации ультразвуком наночастицы быстро вскипают и за счет высокой внешней температуры физически разрушают биопленки и высвобождают лекарства непосредственно в очаге инфекции. Ультразвук можно точно фокусировать глубоко внутри тела, что является ключевым преимуществом для неинвазивного лечения инфекций.
Методы, которые ученые использовали в этом исследовании, были разработаны с учетом клинического применения, и теперь авторы с нетерпением ждут внедрения методики в медицинских учреждениях.
Наночастицы были протестированы против 10 клинических штаммов бактерий, в том числе кишечной палочки и золотистого стафилококка, устойчивого к метициллину, с применением четырех различных антибиотиков.
В случае с бактериями, которые не образуют биопленки, сочетание наночастиц и ультразвука снизило концентрацию антибиотика более чем в 10 раз по сравнению с традиционным лечением.
При инфекциях, вызванных пленкообразующими патогенами, комбинация оказалась еще более эффективной, снизив необходимую концентрацию антибиотика более чем в 40 раз и уничтожив 100% бактерий при клинически допустимых дозах.
Важно отметить, что система была очень эффективна против персистирующих клеток — так называемых «спящих» бактерий, которые способны затаиться и пережить лечение и затем стать причиной рецидивов инфекции.
Чтобы убить эти клетки, может потребоваться очень высокая доза антибиотиков, которая может быть опасной или недопустимой для пациента. Наночастицы снизили концентрацию препарата, необходимую для уничтожения персистирующих клеток, в 25 раз по сравнению со стандартными условиями.
Биопленки обнаруживаются при многих трудноизлечимых инфекциях, таких, как хронические незаживающие раны, инфекции мочевыводящих путей, легочные инфекции, связанные с муковисцидозом, акне и другие кожные воспаления. Сейчас команда работает над разработкой метода поточного производства наночастиц, чтобы как можно скорее провести их массовое клиническое тестирование.
Недавно российские ученые выяснили причину побочных эффектов популярного антибиотика.
