Bij antibacteriële fotodynamische therapie wordt bestraling gebruikt om reactieve zuurstofsoorten te produceren die bacteriën doden. Omdat er extern licht en zuurstof nodig is, is deze methode alleen geschikt voor oppervlakteinfecties.

In het tijdschrift Angewandte Chemie heeft een Chinees onderzoeksteam nu een moleculaire ‘singlet-zuurstofbatterij’ geïntroduceerd die kan worden ‘opgeladen’ met reactieve zuurstof, die deze vervolgens in diepe weefsellagen vrijgeeft om de methicilline-resistente stafylokokken aan te pakken.

Antibioticaresistente bacteriën zijn in opkomst. Hoewel ze vaak onschadelijk zijn voor gezonde mensen, gebruiken gevreesde multiresistente ‘ziekenhuispathogenen’ zoals de methicilline-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) verwondingen of nieuwe chirurgische wonden om toegang te krijgen tot het lichaam. Ze infecteren ook immuungecompromitteerde patiënten. Omdat antibiotica niet effectief zijn, is er soms geen remedie.

Een veelbelovend alternatief is de antibacteriële fotodynamische therapie, die al veel wordt toegepast in de tandheelkunde. Bij deze techniek wordt een door licht geactiveerde stof (fotosensitizer) bestraald, waardoor een fotodynamische reactie ontstaat die singletzuurstof produceert ( ¹ O₂ ), een aangeslagen vorm van zuurstof.

In tegenstelling tot antibiotica valt deze stof gelijktijdig meerdere biomoleculaire plaatsen op de bacterie aan. Het is gemakkelijk te gebruiken, veilig, pijnloos en over het algemeen vrij van bijwerkingen. Helaas is het alleen nuttig geweest bij oppervlakteinfecties, omdat het noodzakelijke licht slechts enkele millimeters in het weefsel doordringt. Bovendien hebben diepere weefsellagen ook niet genoeg zuurstof voor een effectieve behandeling.

Een team onder leiding van Bingran Yu en Fu-Jian Xu van de Beijing University of Chemical Technology heeft nu een nieuwe benadering van fotodynamische therapie ontwikkeld:een ‘singlet-zuurstofbatterij’ die kan worden gebruikt om diepe bacteriële infecties te bestrijden omdat deze noch licht noch externe zuurstof nodig heeft. .

De omzetting van zuurstof in reactieve singletzuurstof door bestraling in de aanwezigheid van een molecuul dat licht opvangt (fotosensibilisator) vindt als eerste plaats. De "batterij" wordt "opgeladen" met de singletzuurstof. Deze "batterij" bestaat uit een speciale stikstofhoudende, zesledige ring van koolstofatomen (pyridon) die de singletzuurstof stevig bindt.

Het reactieve zuurstofmolecuul overbrugt twee tegenovergestelde hoekpunten van de ring (endoperoxide). Een peptide dat aan de ring is gebonden, 'herkent' specifiek de MRSA-bacteriën, zodat de moleculaire batterijen zich rond en in de bacteriën ophopen en voortdurend hun singlet-zuurstof vrijgeven.

De bacteriën worden dus tegelijkertijd op veel verschillende locaties aangevallen, inclusief hun membraan, DNA, enzymen en andere eiwitten. Dit maakt de ontwikkeling van resistentie vrijwel onmogelijk. Wanneer de singlet-zuurstofbatterij via verneveling aan muizen werd toegediend, bleek deze zeer effectief te zijn bij de behandeling van longinfecties veroorzaakt door MRSA. Systemische bijwerkingen werden niet waargenomen.

Meer informatie: Yiwen Zhu et al, Een doelgerichte singlet-zuurstofbatterij voor multiresistente bacteriële diepweefselinfecties, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202306803

Journaalinformatie: Angewandte Chemie Internationale Editie , Angewandte Chemie

Aangeboden door Wiley