Τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων των ΗΠΑ εκτιμούν ότι περισσότεροι από 2,8 εκατομμύρια Αμερικανοί εμφανίζουν κάθε χρόνο λοιμώξεις ανθεκτικές στα αντιβιοτικά, ενώ περισσότεροι από 35.000 πεθαίνουν από αυτές τις λοιμώξεις.
Για την αντιμετώπιση αυτού του κρίσιμου και παγκόσμιου προβλήματος δημόσιας υγείας, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Hongjun Liang στο Τμήμα Κυτταρικής Φυσιολογίας και Μοριακής Βιοφυσικής του Κέντρου Επιστημών Υγείας του Πανεπιστημίου του Τέξας, μελέτησε το κατά πόσον μια σειρά νέων νανοσωματιδίων μπορεί να σκοτώσει ορισμένα από τα παθογόνα που προκαλούν λοιμώξεις, χωρίς να προκαλέσει βλάβη στα υγιή κύτταρα.
Προηγούμενες έρευνες έχουν δείξει ότι η υδροφοβικότητα (η ικανότητα ενός μορίου να απωθεί το νερό) και η υδροφιλικότητα (η ικανότητα ενός μορίου να προσελκύει και να διαλύεται στο νερό) επηρεάζουν τα κύτταρα. Όσο πιο υδρόφοβη είναι μια ουσία, τόσο πιο δυσμενείς αντιδράσεις θα προκαλέσει. Ωστόσο, δήλωσε ο Liang, δεν υπάρχει κανένα ποσοτικό πρότυπο για την υδροφοβικότητα.
«Βασικά, μπορείτε να σκοτώσετε τα βακτήρια όταν αυξάνετε την υδροφοβικότητα», δήλωσε ο Liang. «Ωστόσο θα βλάψει και υγιή κύτταρα, και αυτό δεν το θέλουμε».
Για τη μελέτη, η ομάδα του Liang χρησιμοποίησε νέα υδρόφιλα νανοσωματίδια, γνωστά ως νανοαντιβιοτικά, τα οποία ανέπτυξε στο εργαστήριο. Αυτά τα νέα νανοαντιβιοτικά μοιάζουν με μικροσκοπικές τριχωτές σφαίρες, καθεμία από τις οποίες αποτελείται από πολλές βούρτσες υδρόφιλων πολυμερών που έχουν τοποθετηθεί σε νανοσωματίδια πυριτίου διαφορετικών μεγεθών.
Αυτές οι συνθετικές ενώσεις έχουν σχεδιαστεί για να σκοτώνουν τα βακτήρια διαταράσσοντας την μεμβράνη όπως κάνουν τα αντιμικροβιακά πεπτίδια, αλλά με έναν διαφορετικό τρόπο που βλάπτει τις βακτηριακές μεμβράνες και όχι τα κύτταρα των θηλαστικών.
Τα αντιμικροβιακά πεπτίδια είναι μια ποικίλη κατηγορία αμφιπαθών μορίων (μερικώς υδρόφιλα-μερικώς υδρόφοβα), τα οποία βρίσκονται στη φύση και αποτελούν την πρώτη γραμμή άμυνας για όλους τους πολυκύτταρους οργανισμούς. Ωστόσο, η άμεση χρήση των αντιμικροβιακών πεπτιδίων ως αντιβιοτικά, περιορίζεται από τη σταθερότητα και την τοξικότητά τους.
Υπήρξαν και άλλες μελέτες στις οποίες οι ερευνητές τοποθέτησαν αμφιπαθή μόρια σε νανοσωματίδια και τα οποία επίσης σκότωσαν βακτήρια. Ωστόσο, ο Liang δήλωσε ότι είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί η σωστή ισορροπία μεταξύ της υδροφοβικότητας και της υδρόφιλότητάς των μορίων αυτών ώστε να μειωθεί σημαντικά η τοξικότητα αυτών των μορίων.
«Στην περίπτωσή μας, αφαιρούμε αυτή την αβεβαιότητα από την εξίσωση επειδή ξεκινήσαμε με ένα υδρόφιλο πολυμερές», επισήμανε ο Liang. «Η κυτταροτοξικότητα των υδρόφοβων τμημάτων δεν μας απασχολεί πια. Αυτά τα υδρόφιλα πολυμερή ή τα νανοσωματίδια πυριτίου δεν σκοτώνουν τα βακτήρια και θα πρέπει να τοποθετηθούν στη νανοδομή για να μπορέσουν να το κάνουν αυτό. Αυτή λοιπόν είναι η πρώτη σημαντική ανακάλυψη».
Η ομάδα του Liang ανακάλυψε επίσης ότι ο βαθμός της αντιβιοτικής δράσης επηρεάζεται από το μέγεθος των τριχωτών σφαιρών, το οποίο σύμφωνα με τον επιστήμονα, είναι η δεύτερη σημαντική ανακάλυψη αυτής της έρευνας. Εκείνα που έχουν μέγεθος 50 νανόμετρα ή λιγότερο φαίνεται να είναι πολύ πιο δραστικά από εκείνα των οποίων το μέγεθος υπερβαίνει τα 50 νανόμετρα. Ο Liang δήλωσε ότι εκείνα που έχουν μέγεθος περίπου 10 νανόμετρα φαίνεται να είναι τα πιο ενεργά.
Αυτές οι ανακαλύψεις είναι σημαντικές επειδή η χρήση νανοαντιβιοτικών για τη θανάτωση βακτηρίων αποφεύγει όλους τους γνωστούς μηχανισμούς βακτηριακής ανθεκτικότητας.
«Είναι επίσης σχεδόν αδύνατο για τα βακτήρια να αναπτύξουν νέα αντίσταση ενάντια στα νανοαντιβιοτικά», τόνισε ο Liang. «Επιπλέον, αυτή η ανακάλυψη μας δίνει ένα προσχέδιο για την ανάπτυξη νέων αντιβιοτικών που θα σκοτώνουν τα βακτήρια κατά την επαφή, αλλά θα παραμένουν φιλικά προς τον άνθρωπο, επειδή παράγονται με μη τοξικά και φιλικά προς το περιβάλλον συστατικά, μέσω της νανομηχανικής».
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στις 11 Ιανουαρίου στο «Nature Communications».
ΠΗΓΗ: Science Daily
www.ertnews.gr
Εύη Τσιριγωτάκη