Светопоглощающие молекулы с антимикробной способностью

Поскольку грибы и бактерии развивают резистентность к противомикробным препаратам, некоторые ученые охотятся за альтернативными методами уничтожения патогенов. Например, при бомбардировке определенными длинами волн света, фотосенсибилизирующих молекул или фотосенсибилизаторов, превращают смежные молекулы кислорода в реактивные виды кислорода (ROS), которые могут разрушать микроорганизмы. В настоящее время нет определенного механизма патогенных грибов и бактерий для развития устойчивости к ROS.

Наночастицы с серебристым сердечником (желтый) и кремниевой матрицей (синий) повысили способность фотосенсибилизаторов (красный) для создания реактивных видов кислорода. (Image credit: Peng Zhang)

Однако ряд фотосенсибилизаторов не являются водорастворимыми, восприимчивыми к агрегату в воде, что снижает генерацию ROS. Даже растворимые создают практические проблемы: когда они разводятся, может потребоваться много времени и много света для получения достаточного количества ROS для уничтожения микробов.

На Национальной встрече Американского химического общества в Бостоне ученые сообщили о препаратах наночастиц, которые усиливают генерацию ROS как нерастворимых, так и растворимых фотосенсибилизаторов. Эти составы были в 10 000-10000 раз эффективнее, чем использование голых фотосенсибилизаторов. Ниранга Wijesiri в лаборатории Пэн Чжан в Университете Цинциннати представил некоторые из своих усилий во время стендовой сессии, проведенной недавно в Отделе биологической химии.

Наночастицы имеют металлическое ядро ​​и внешний слой, который цепляется за фотосенсибилизаторы. Благодаря плазмонному эффекту металлические ядра дают фотоны при бомбардировке светом, увеличивая объем фотонов, которые могут возбуждать фотосенсибилизаторы

В проекте, указанном на собрании, команда Чжана использовала наночастицы, изготовленные с использованием полугидрофильных, полугидрофобных полимеров и золотого сердечника для уничтожения многорезистентного Staphylococcus aureus под белым светом с нерастворимыми в воде фотосенсибилизаторами. В связанной работе команда разработала еще одну наночастицу, состоящую из мезопористой кремниевой матрицы и серебряного ядра. Эти частицы использовали водорастворимые фотосенсибилизаторы и синий свет, чтобы уничтожить бактерии акне и грибы, которые вызывают инфекции стопы спортсмена. Наночастицы на основе серебра не повредили образцы тканей человека в лабораторных тестах.

Чжан сказал, что его команда с оптимизмом смотрит, что их составы наночастиц могут уменьшить использование антибиотиков и замедлить распространение лекарственной устойчивости. Возможный продукт, сказал Чжан, может быть, гель или спрей, который работает под ручным светом.

Лонг Чианг, химик из Массачусетского университета, Лоуэлл, изучающий антимикробные фотосенсибилизаторы, сказал C & EN, что работа ученых означает стимулирующее доказательство концепции. Чианг сказал, что до того, как рецептуры могут быть перенесены на клинические испытания, ученым необходимо будет изменить наночастицы, чтобы предотвратить возможные побочные эффекты и атаки иммунной системы.

Команда Чжан закупала патент на технологию и будет проводить доклинические испытания у животных.

Source link