Chytrý hydrogelový obvaz uvolňuje antibiotika, když detekuje bakterie

Vědci z Brown University vyvinuli nový materiál, který dokáže uvolňovat léky pouze tehdy, když jsou v okolí patogenní bakterie. Při použití jako obvaz by mohl hydrogel dodat léky podle potřeby, když se objeví infekce.

Nadužívání antibiotik je jedním z klíčových faktorů rezistence bakterií na léky. Dodání správného množství ve správný čas může pomoci zpomalit proces, to ale může být obtížné posoudit. Pro novou studii tedy výzkumníci z Brownovy univerzity (Providence, RI, USA), vyvinuli chytrý materiál, který uvolňuje svou látku pouze tehdy, když detekuje bakterie. Hydrogel se skládá ze zesíťované sítě polymerů, která může pojmout náklad nanočástic, jako jsou antibiotika, které zůstanou pevně uzamčeny. Materiál byl však navržen tak, aby polymery degradovaly, když narazí na enzymy známé jako beta-laktamázy, které jsou produkovány mnoha patogenními bakteriemi. To zase uvolní nanočástice.

„Zajímavé je, že beta-laktamázy jsou ve skutečnosti hlavní příčinou antibiotické rezistence, protože ničí beta-laktamová antibiotika, což jsou některá z našich nejčastěji předepisovaných antibiotik,“ řekla Anita Shukla, vedoucí výzkumnice studie. „Ale vzali jsme tento bakteriální obranný mechanismus a použili ho proti bakteriím.“

Tým testoval techniku ​​v laboratorních miskách a na vzorcích prasečí kůže pomocí fluorescenčních nanočástic, které bylo možné jasně sledovat, když byly uvolňovány. A hydrogely uvolnily své užitečné zatížení v reakci na bakterie, které produkují beta-laktamázy, zatímco jiné bakteriální enzymy strukturu nedegradovaly. To ukazuje, že technika může být selektivní pro určité bakterie oproti jiným.

„Vyvinuli jsme inteligentní systém dodávání léků spouštěný bakteriemi,“ řekla Anita Shukla. „Naší hypotézou je, že technologie, jako je tato, které snižují množství léku potřebného pro účinnou léčbu, mohou také snížit vedlejší účinky a potenciál rezistence.“

Podobné hydrogely s řízeným uvolňováním byly testovány jako způsob boje proti rakovině, a to uvolňováním protirakovinných léků v reakci na kyselost a teploty mikroprostředí nádoru. V tomto případě by dle týmu nový hydrogel mohl být použit jako obvaz na rány, který okamžitě a účinně uvolňuje antibiotika, když se začne objevovat infekce.

Výzkum byl publikován v časopise ACS Applied Materials and Interfaces.