O nouă tehnologie pentru combaterea rezistenței la antibiotice

O nouă tehnologie pentru combaterea rezistenței la antibiotice
octombrie 08 11:31 2023
Articol scris de:
Timp citire articol: 4 minut(e)

Infecțiile cauzate de bacteriile gram-negative multi-rezistente (MDR), cum ar fi Escherichia coli MDR (E. coli), reprezintă o provocare semnificativă pentru profesioniștii din domeniul sănătății din întreaga lume. Lipsa de antibiotice sigure și ratele ridicate de fatalitate asociate terapiilor antiinfecțioase i-au determinat pe cercetători să exploreze soluții inovatoare. Oamenii de știință chinezi au făcut o descoperire revoluționară în domeniul catalizei inteligente: tehnologia macrofagelor biomimetice pentru a combate rezistența la antibiotice. Conceptul este promițător și pentru abordarea altor boli.

Un grup de cercetare de la Universitatea Tianjin a dezvoltat o abordare de cataliză inteligentă biomimetică inspirată de proprietatea biocatalitică selectivă a macrofagelor, care se arată promițătoare în combaterea infecțiilor cu E. coli MDR fără a afecta celulele normale.

Sistemul de cataliză inteligentă este format din două componente principale: un macrofag viu (MΦ) care acționează ca un centru de control inteligent și nanoparticule Fe3O4@poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) care funcționează ca un catalizator al reacției Fenton.

Particulele MΦ-Fe3O4@PLGA, denumite, de asemenea, particule de cataliză inteligentă, prezintă o activitate de biocataliză selectivă împotriva E. coli MDR prin producerea de peroxid de hidrogen (H2O2) și picături lipidice (LD).

Analiza datelor de secvențiere ARN a arătat că acest proces activează căile metabolismului lipidic și biosintezei, și metabolismului glicanic.

H2O2 generat de particulele inteligente de cataliză reacționează cu Fe3O4@PLGA pentru a forma radicali hidroxil foarte toxici (-OH), în timp ce LD-urile conțin peptide antimicrobiene care vizează în mod specific E. coli MDR.

Combinația de -OH și peptide antimicrobiene combate eficient E. coli MDR, rezultând o eficiență antibacteriană impresionantă de 99,29% ± 0,31% in vitro.

În plus, funcția de cataliză inteligentă a particulelor MΦ-Fe3O4@PLGA rămâne intactă chiar și după mai multe treceri, ceea ce indică eficacitatea lor pe termen lung.

Potențialul catalizatorilor inteligenți biomimetici se extinde dincolo de tratamentul infecțiilor cauzate de bacteriile MDR.

Conceptul este promițător și pentru abordarea altor boli.

Descoperirile echipei de cercetare deschid calea pentru dezvoltarea unor terapii inovatoare, care să valorifice proprietățile macrofagelor și ale nanoparticulelor pentru combaterea diverselor boli.

Cercetarea demonstrează potențialul remarcabil al particulelor MΦ-Fe3O4@PLGA ca agenți antibacterieni eficienți și siguri,  spune Nan Zhang, editor al disciplinei de inginerie chimică, metalurgică și a materialelor de la revista Engineering, și-a exprimat optimismul cu privire la viitorul catalizei inteligente biomimetice.

Faptul că nanoparticulele de PLGA și Fe3O4 au fost deja aprobate pentru utilizare la om de către autoritatea americană de reglementare, FDA, sporește și mai mult perspectivele abordării sale pentru aplicații clinice, crede Zhang.

Deși cercetarea prezintă posibilități interesante, aplicarea clinică a celulelor vii este limitată în prezent de condițiile de cultivare.

Munca de pionierat a echipei chineze poate servi drept bază pentru explorarea și dezvoltarea în continuare a sistemelor de cataliză inteligentă biomimetică pentru o gamă largă de boli.

Un articol care descrie această cercetare a fost publicat recent în revista Engineering.

Construcția de particule MΦ-Fe3O4@PLGA din MΦ naturale și Fe3O4@PLGA NPs. Particulele MΦ-Fe3O4@PLGA permit o cataliză controlată pentru uciderea E. coli MDR fără a afecta celulele normale. La etapa 1 de cataliză, particulele MΦ-Fe3O4@PLGA produc H2O2 și picături lipidice (LD) ca răspuns la agenții patogeni prin intermediul polarizării de tip M1 a MΦ. La etapa 2 de cataliză, LD-urile conțin peptide antimicrobiene, care țintesc E. coli MDR. H2O2 reacționează în continuare cu NPs Fe3O4@PLGA pentru a declanșa o reacție Fenton care produce ROS foarte toxice. LD și ROS ucid bacteriile intracelulare. La etapa 3 de cataliză, MΦ-Fe3O4@PLGA eliberează H2O2 în afara celulelor, care reacționează cu NPs Fe3O4@PLGA pentru a produce ROS foarte toxice pentru a ucide E. coli MDR în micro-mediul infecțios. În cele din urmă, MΦ-Fe3O4@PLGA prezintă un efect de tratament excelent împotriva peritonitei in vivo. TBRG4: Factorul reglator 4 de creștere și transformare/beta transforming growth factor β regulator 4; CD: antigen al clusterului de diferențiere; ABHD1: abhydrolase domain containing 1; ABHD3: abhydrolase domain containing 3; IL-6: interleukina 6; C3: component al complementului 3; TNF-α: factor de necroză tumorală-α; CCL9: chemokine (C-C motif) ligand 9. Credit: Jieni Fu et al.

scrie un comentariu

0 Comentarii

Adaugă un comentariu