μεταδοτικός προκλήθηκε από βακτήρια Τα πολυανθεκτικά (MDR) Gram-αρνητικά βακτήρια, όπως το MDR Escherichia coli (E. coli), αποτελούν σημαντική πρόκληση για τους επαγγελματίες υγείας παγκοσμίως. Ελλειψη αντιβιοτικά Τα ασφαλή και υψηλά ποσοστά θνησιμότητας που σχετίζονται με τις θεραπείες κατά των λοιμώξεων έχουν οδηγήσει τους ερευνητές να εξερευνήσουν καινοτόμες λύσεις. Κινέζοι επιστήμονες πέτυχαν μια σημαντική ανακάλυψη στην έξυπνη κατάλυση: βιομιμητική τεχνολογία μακροφάγων για την καταπολέμηση της αντοχής στα αντιβιοτικά. Η ιδέα δείχνει επίσης υπόσχεση για τη θεραπεία άλλων ασθενειών.

Μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Tianjin ανέπτυξε μια βιομιμητική έξυπνη προσέγγιση κατάλυσης εμπνευσμένη από την επιλεκτική βιοκαταλυτική ιδιότητα των μακροφάγων, η οποία δείχνει πολλά υποσχόμενη στην καταπολέμηση των λοιμώξεων από MDR E. coli χωρίς να επηρεάζει τα φυσιολογικά κύτταρα.

Το ευφυές σύστημα κατάλυσης αποτελείται από δύο κύρια συστατικά: έναν ζωντανό μακροφάγο (MΦ) που λειτουργεί ως έξυπνο κέντρο ελέγχου και τα νανοσωματίδια Fe3O4@poly(γαλακτικό-συνγλυκολικό) (PLGA) που λειτουργούν ως καταλύτης αντίδρασης του Fenton.

Τα σωματίδια MΦ-Fe3O4@PLGA, που ονομάζονται και έξυπνα σωματίδια κατάλυσης, παρουσιάζουν επιλεκτική δραστηριότητα βιοκατάλυσης έναντι του E. coli MDR παράγοντας υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2) και σταγονίδια λιπιδίων (LD).

Η ανάλυση των δεδομένων αλληλουχίας RNA έδειξε ότι αυτή η διαδικασία ενεργοποιεί μονοπάτια μεταβολισμού και βιοσύνθεσης λιπιδίων, καθώς και μεταβολισμό γλυκάνης.

Το H2O2 που παράγεται από τα έξυπνα σωματίδια κατάλυσης αντιδρά με το Fe3O4@PLGA για να σχηματίσει άκρως τοξικές ρίζες υδροξυλίου (-OH), ενώ τα LD περιέχουν αντιμικροβιακά πεπτίδια που στοχεύουν ειδικά το E. coli MDR.

Ο συνδυασμός -ΟΗ και αντιμικροβιακών πεπτιδίων καταπολεμά αποτελεσματικά το MDR E. coli, με αποτέλεσμα μια εντυπωσιακή αντιβακτηριακή αποτελεσματικότητα 99,29% ± 0,31% in vitro.

Επιπλέον, η λειτουργία έξυπνης κατάλυσης των σωματιδίων MΦ-Fe3O4@PLGA παραμένει ανέπαφη ακόμη και μετά από πολλαπλά περάσματα, υποδεικνύοντας τη μακροπρόθεσμη αποτελεσματικότητά τους.

Οι δυνατότητες των βιομιμητικών έξυπνων καταλυτών εκτείνονται πέρα ​​από τη θεραπεία λοιμώξεων που προκαλούνται από βακτήρια MDR.

Η ιδέα δείχνει επίσης υπόσχεση για τη θεραπεία άλλων ασθενειών.

Τα ευρήματα της ερευνητικής ομάδας ανοίγουν το δρόμο για την ανάπτυξη καινοτόμων θεραπειών που εκμεταλλεύονται τις ιδιότητες των μακροφάγων και των νανοσωματιδίων για την καταπολέμηση διαφόρων ασθενειών.

Η έρευνα καταδεικνύει τις εξαιρετικές δυνατότητες των σωματιδίων MΦ-Fe3O4@PLGA ως αποτελεσματικών και ασφαλών αντιβακτηριακών παραγόντων, δήλωσε ο Nan Zhang, αρχισυντάκτης του κλάδου χημικών, μεταλλουργικών και μηχανικών υλικών του περιοδικού Engineering, ο οποίος εξέφρασε την αισιοδοξία του για το μέλλον του βιομιμητική έξυπνη κατάλυση.

Το γεγονός ότι τα νανοσωματίδια PLGA και Fe3O4 έχουν ήδη εγκριθεί για ανθρώπινη χρήση από τη ρυθμιστική αρχή των ΗΠΑ, την FDA, βελτιώνει περαιτέρω τις προοπτικές της προσέγγισής της για κλινικές εφαρμογές, πιστεύει ο Zhang.

Αν και η έρευνα παρουσιάζει συναρπαστικές δυνατότητες, η κλινική εφαρμογή ζωντανών κυττάρων περιορίζεται επί του παρόντος από τις συνθήκες καλλιέργειας.

Το πρωτοποριακό έργο της κινεζικής ομάδας μπορεί να αποτελέσει τη βάση για περαιτέρω εξερεύνηση και ανάπτυξη βιομιμητικών έξυπνων συστημάτων κατάλυσης για ένα ευρύ φάσμα ασθενειών.

Ένα άρθρο που περιγράφει αυτή την έρευνα δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Μηχανική και αναλήφθηκε από το news.ro