Новости

29 марта, 2022 16:03

Наночастицы на основе серебра и полиаминокислоты повысили безопасность и эффективность антибиотиков

Российские исследователи совместно с зарубежными коллегами разработали гибридные наноконтейнеры для безопасной доставки антибиотиков, позволяющие увеличить активность заключенного в них препарата. Предложенная система состоит из наночастиц серебра, окруженных оболочкой из полиглутаминовой кислоты. Такие наночастицы обладают собственными противомикробными свойствами, при этом нетоксичны для человеческих клеток и могут использоваться в качестве основы для новых антибактериальных препаратов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Схема приготовления композиционных гидрогелей с антимикробными свойствами. Источник: by Iudin et al. / Int. J. Mol. Sci., 2022
Электронные фотографии гибридных наночастиц. Источник: Источник: by Iudin et al. / Int. J. Mol. Sci., 2022
3 / 4
Схема приготовления композиционных гидрогелей с антимикробными свойствами. Источник: by Iudin et al. / Int. J. Mol. Sci., 2022
Электронные фотографии гибридных наночастиц. Источник: Источник: by Iudin et al. / Int. J. Mol. Sci., 2022

С каждым годом появляется все больше устойчивых к антибиотикам бактерий, а потому необходимо разрабатывать новые препараты и увеличивать эффективность и безопасность уже существующих. Одними из наиболее эффективных на сегодняшний день считаются полимиксины, открытые более пятидесяти лет назад и представляющие собой антибиотики пептидной природы. Полимиксины оказывают бактерицидное действие на грамотрицательные бактерии, к которым относятся кишечная и синегнойная палочка, сальмонелла, холерный вибрион и многие другие. Такие препараты непосредственно нарушают целостность цитоплазматической мембраны патогенов, вследствие чего бактериальная устойчивость к данным антибиотикам возникает редко. Однако все полимиксины токсичны, из-за чего их нельзя назначать пациентам с заболеваниями печени и почек, центральной нервной системы, а также детям и больным пожилого возраста. В связи с этим крайне актуально разработать систему адресной доставки полимиксинов к их мишеням в организме, а также максимально снизить их токсичность.

Исследователи из Института высокомолекулярных соединений РАН (Санкт-Петербург), Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) и Государственного научно‑исследовательского института особо чистых биопрепаратов (Санкт-Петербург) разработали наночастицы типа ядро-оболочка, позволяющие безопасно доставить полимиксины в необходимые ткани, а также усилить их антимикробное действие. В качестве оболочки наночастиц была выбрана биосовместимая и биодеградируемая полиглутаминовая кислота, способная прочно связывать положительно заряженный антибиотик, что не позволяет ему преждевременно выйти из оболочки. Кроме полимерной оболочки разработанные наночастицы содержат ядро на основе наночастиц серебра и обладают собственными противомикробными свойствами, что увеличивает эффективность антибиотика. Компоненты наночастиц — серебро и полиглутаминовую кислоту — авторы «сшивали» между собой в ходе химических реакций. После этого в них помещали антибиотик, используя взаимное притяжение зарядов на полимере и полимиксине.

Коллеги из Ганноверского университета имени Готфрида Вильгельма Лейбница (Германия) оценили токсичность полученных частиц по отношению к искусственно выращенным эпителиальным клеткам человека. Оказалось, что через трое суток после обработки жидкостью с наночастицами жизнеспособность культуры не снизилась. При этом эксперимент с клетками патогенной бактерии Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка) показал, что наночастицы, несущие антибиотик, до четырех раз более эффективно подавляют рост бактерий, чем свободные полимиксины.

Кроме того, авторы разработали композитные материалы в виде пленок на основе биосовместимого полимера агарозы, наполненные гибридными наночастицами с полимиксином. Полученные системы, обладающие антимикробными свойствами, можно использовать в качестве раневых покрытий для лечения различных повреждений кожи.

«Разработанные нами гибридные наночастицы позволяют безопасно доставить антибиотик в необходимые ткани благодаря отсутствию цитотоксичности и постепенному высвобождению полимиксинов из полимерной оболочки. В дальнейшем мы планируем исследовать возможность нацеленной доставки наночастиц в места бактериального заражения», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Юрий Скорик, ведущий научный сотрудник, руководитель лаборатории природных полимеров Института высокомолекулярных соединений РАН.

18 мая, 2022
Ученые Института цитологии РАН улучшили коллагеновые структуры, предназначенные для трансплантации клеток
В Институте цитологии РАН (ИНЦ РАН) с помощью перекиси водорода улучшили свойства скаффолдов на ос...
18 мая, 2022
Химики ТПУ синтезировали новый стабильный нековалентный органический каркас
Ученые Томского политеха получили нековалентный органический каркас на основе цвиттер-ионных иодоние...