Braziliaanse onderzoekers hebben een nieuwe strategie beschreven om antibioticaresistente bacteriën te bestrijden in Wetenschappelijke rapporten , een online tijdschrift van Springer Nature.

De methode bestaat uit het coaten van nanodeeltjes die zijn gemaakt van zilver en silica - potentieel giftig voor zowel micro-organismen als menselijke cellen - met een laag antibioticum. Vanwege chemische affiniteit, het resulterende nanofarmaceutische middel werkt alleen op de pathogenen en is inert voor het organisme.

"We gebruikten het antibioticum als een soort lokaas om de nanodeeltjes de bacteriën te laten aanvallen met een grote hoeveelheid van het medicijn. De gecombineerde werking van het medicijn met de zilverionen bleek in staat om zelfs resistente micro-organismen te doden, " zei Mateus Borba Cardoso, een onderzoeker bij het National Energy &Materials Research Centre (CNPEM).

Het project wordt ondersteund door FAPESP en maakt deel uit van een onderzoekslijn die tot doel heeft systemen te ontwikkelen om de werking van nanodeeltjes selectief te maken.

In eerdere artikelen, de groep toonde aan dat nanodeeltjes ook kunnen worden gebruikt om chemotherapie tegen kanker effectiever te maken door het medicijn rechtstreeks aan tumorcellen te leveren en gezonde cellen intact te laten. De nanodeeltjes kunnen ook worden toegepast om HIV mogelijk te inactiveren in bloedzakken voor transfusies, bijvoorbeeld.

"Er zijn commerciële medicijnen die nanodeeltjes bevatten, die typisch dienen om het actieve ingrediënt te coaten en de levensduur ervan in het organisme te verlengen. Onze strategie is anders. We versieren het oppervlak van de nanodeeltjes met bepaalde chemische groepen die ze naar de plaats leiden waar ze zijn ontworpen om te werken, dus ze zijn zeer selectief, ' zei Cardoso.

In het meest recente artikel, de groep beschreef een schema om nanodeeltjes te synthetiseren bestaande uit een zilveren kern bedekt met poreus silica om de doorgang van ionen mogelijk te maken. Verschillende moleculen van het antibioticum ampicilline werden op het oppervlak aangebracht in een opstelling die, volgens Cardoso, was verre van willekeurig.

"We gebruikten moleculaire modellering om erachter te komen welk deel van het ampicillinemolecuul het meest interageerde met het bacteriële membraan, " zei hij. "Toen hebben we alle moleculen van het medicijn zo gerangschikt dat dit belangrijke deel naar buiten gericht was vanaf het nanodeeltje, waardoor de kans op interactie met de ziekteverwekker toeneemt."

Hubert Karl Stassen, van het Instituut voor Chemie van de Federale Universiteit van Rio Grande do Sul (UFRGS), meegewerkt aan de moleculaire modelleringsfase.

De effectiviteit van het nano-antibioticum in vergelijking met die van conventionele ampicilline werd beoordeeld met behulp van twee verschillende stammen van Escherichia coli, een bacterie die normaal gesproken in de darmflora van zoogdieren voorkomt en in bepaalde situaties voedselvergiftiging kan veroorzaken.

In de niet-resistente stam, bijna 100% van de micro-organismen stierf wanneer ze werden aangevallen door zowel ampicilline in zijn conventionele vorm als door het medicijn in combinatie met zilver. In de resistente stam, echter, alleen het nanoantibioticum was effectief.

De volgende stap was het testen van het effect op menselijke niercellen. De zilver- en silica-nanodeeltjes zonder ampicilline bleken zeer giftig, terwijl conventionele ampicilline en ampicilline in combinatie met zilver even veilig bleken te zijn.

"Confocale microscopiebeelden laten zien dat naast niet-toxisch, het met ampicilline gecoate nanodeeltje interfereert niet met de celcyclus. De fasen van mitose verlopen zonder enige verandering, ' zei Cardoso.

Naar zijn mening, dezelfde strategie zou kunnen worden gebruikt om andere bacteriesoorten te bestrijden die resistent zijn geworden tegen antibiotica. In aanvulling, het medicijn dat op het oppervlak van het nanodeeltje wordt aangebracht, kan worden gevarieerd om verschillende soorten infecties te behandelen.

Echter, het systeem heeft één nadeel:omdat zilver en silica anorganisch zijn, de nanodeeltjes worden niet gemetaboliseerd en hebben dus de neiging zich op te hopen in het organisme.

"We weten nog niet waar de opbouw plaatsvindt of welk effect het heeft, " zei Cardoso. "Om erachter te komen, we zullen testen op dieren moeten doen. In ieder geval, we blijven het systeem verbeteren om het veiliger te maken."

Een mogelijkheid zou zijn om een ​​tweede antibioticum te gebruiken met een andere component dan zilver in de kern. Een andere mogelijkheid is om een ​​nanodeeltje te ontwikkelen dat klein genoeg is om in de urine te worden uitgescheiden.

In de tussentijd, Cardoso heeft toegevoegd, in zijn huidige vorm, het nano-antibioticum kan worden gebruikt om extreme gevallen te behandelen, zoals ziekenhuisinfecties die niet reageren op conventionele antibiotica.