Nanohiukkasilla antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien kimppuun

Viime vuosikymmeninä lääketieteen suuri haaste on ollut uusien antibioottien kehittäminen bakteereille, jotka ovat tulleet vastustuskykyisille nykyisille lääkkeille. Yksi lupaava keino bakteerien vastuksen murtamiseksi on käyttää täsmäohjattuja nanohiukkasia kuljettamaan suuria annoksia nykyisiä antibiootteja.

MIT:n ja Brigham and Women’s Hospitalin tutkijat ovat ottaneet askeleen tähän suuntaan. He ovat kehittäneet nanohiukkasen, joka ohittaa immuunipuolustuksen, pesiytyy tulehdusalueelle ja keskittää sinne antibioottihyökkäyksen, MIT News kertoo.

Näin voidaan vähentää joidenkin antibioottien haittavaikutuksia ja suojata elimistön hyödyllistä bakteerikantaa, tutkimusta esittelevä artikkelin päätekijä Aleks Radovic-Moreno MIT:stä kertoo ACS Nano -julkaisussa.

Tutkijaryhmä valmisti uudet nanopartikkelit polymeerista, joka päällystettiin polyeteeniglykolilla. Sitä käytetään yleisesti lääkkeiden annostelussa, koska se on myrkytön ja auttaa nanohiukkasia kulkemaan verenkierrossa immuunijärjestelmän reagoimatta niihin.

Hiukkanen vaihtaa varaustaan

Seuraavaksi heidän piti saada hiukkaset hakeutumaan kohdebakteereihin. Tutkijat ovat aiemmin yrittäneet kohdistaa hiukkasia bakteereihin positiivisella sähkövarauksella, jolloin bakteerien negatiivisesti varautunut soluseinämä vetäisi niitä puoleensa. Immuunipuolustusjärjestelmä pyrkii kuitenkin poistamaan positiivisesti varautuneet nanohiukkaset kehosta ennen kuin ne ehtivät bakteereiden kimppuun.

Kiertääkseen tämän ongelman tutkijat kehittivät antibiootteja kuljettavia nanohiukkasia, jotka saattoivat muuttaa varaustaan ympäristön mukaisesti. Verenkierrossa liikkuessaan hiukkasilla on lievästi negatiivinen varaus. Tulehdusalueelle tullessaan hiukkaset muuttavat varauksensa positiiviseksi, jolloin ne voivat kiinnittyä tiukasti bakteereihin ja laukaista lääkeannoksensa kohteeseen.

Varauksen muutoksen käynnistää bakteerien lievästi hapan ympäristö. Tulehdusalueet ovat usein hieman happamampia kuin tavallinen kudos, jos bakteerit lisääntyvät nopeasti aiheuttaen happikatoa. Hapen puute muuttaa bakteerien aineenvaihduntaa, jolloin ne tuottavat orgaanisia happoja. Myös elimistön puolustusmekanismi osallistuu tähän: neutrofiiliset valkosolut tuottavat happoja pyrkiessään tuhoamaan bakteereja.

Pitkä lääkitys tuhoaa bakteerit

Nanohiukkasen kiinnityttyä bakteeriin se alkaa purkaa lääkelastiaan ytimestään. Tässä tutkimuksessa hiukkaset kuljettivat vankomysiiniä, jota käytetään lääkkeille vastustuskykyisten tulehdusten hoitoon. Hiukkasia voidaan muunnella kuljettamaan muitakin lääkkeitä tai niiden yhdisteitä.

Monet antibiootit menettävät tehonsa happamuuden lisääntyessä. Tutkijat huomasivat kuitenkin, että nanohiukkasten kuljettamat antibiootit säilyttivät tehonsa paremmin kuin perinteiset happamassa ympäristössä.

Nykyinen versio nanohiukkasesta purkaa lääkelastinsa päivässä tai kahdessa.

– Emme halua vain lyhytkestoista lääkeannosta, koska bakteerit voivat elpyä lääkityksen loputtua. Lääkettä pitää vapautua pitkään, niin että bakteereihin kohdistuu jatkuva ja voimakas lääkeannos niin kauan kunnes ne on kokonaan tuhottu, Radovic-Moreno sanoo.

Lähde: Tekniikka & Talous.