Группа исследователей из Университета Брауна разработала новый чувствительный материал, способный высвобождать инкапсулированный груз только при наличии патогенных бактерий. Этот материал можно использовать для изготовления перевязочных материалов для ран, которые быстро реагируют на развивающиеся инфекции, но доставляют лекарства только по требованию.

Исследователи говорят, что разработка особенно актуальна перед лицом глобального кризиса устойчивости к антибиотикам , поскольку этот материал может помочь в борьбе с инфекциями, а также решить проблему устойчивости.

«Мы разработали управляемую бактериями умную систему доставки лекарств », — сказала Анита Шукла, доцент Инженерной школы Брауна, руководившая разработкой материала. «Наша гипотеза состоит в том, что такие технологии, которые уменьшают количество лекарств, необходимых для эффективного лечения, также могут уменьшить как побочные эффекты, так и вероятность резистентности».

Новый материал, описанный в журнале ACS Applied Materials and Interfaces, представляет собой гидрогель — гидратированную полимерную сеть. Гидрогели обладают высокой биосовместимостью и могут использоваться для инкапсуляции ряда наночастиц или низкомолекулярных терапевтических средств. Они часто используются в раневых повязках. «Умные» или чувствительные гидрогели становятся многообещающими платформами для доставки лекарств. Их можно настроить так, чтобы они реагировали на локальную среду — ускоряли или замедляли высвобождение лекарства в ответ на температуру, рН или другие факторы.

Для этого нового материала Шукла и ее команда разработали гидрогель, чувствительный к β-лактамазам, классу ферментов, выделяемых различными вредными бактериями. Присутствие β-лактамаз вызывает разрушение сшитой полимерной сети материала, высвобождая содержащиеся в нем терапевтические наночастицы.

«Интересно то, что β-лактамазы на самом деле являются основной причиной устойчивости к антибиотикам, поскольку они разрушают β-лактамные антибиотики, которые являются одними из наиболее часто назначаемых антибиотиков», — сказал Шукла. «Но мы взяли этот бактериальный защитный механизм и использовали его против бактерий».

В серии лабораторных экспериментов Шукла и группа аспирантов Брауна показали, что материал действительно чувствителен к β-лактамазам, высвобождая груз наночастиц только при наличии β-лактамаз или бактерий , продуцирующих β-лактамазы. В противном случае материал держал свой груз инкапсулированным. Команда планирует продолжить разработку и тестирование материала, в конечном итоге в клинических условиях в качестве перевязочного материала для ран, который может реагировать на возникающие инфекции.

«Мы думаем, что это то, что можно применить в клинике», — сказал Шукла. «Мы продолжаем работать в этом направлении».