Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Behandeling van ‘back-to-school’-oorinfecties zonder antibioticaresistentie

Krediet:Pixabay/CC0 Publiek Domein

Het 'terug naar school'-seizoen betekent pennen en papier kopen, de nieuwe busroute uitzoeken en... oorpijn. Artsen behandelen deze infecties doorgaans met antibiotica, maar kinderen voltooien niet altijd de volledige kuur, waardoor de resistentie tegen deze medicijnen wordt versneld. Tegenwoordig rapporteren onderzoekers de ontwikkeling van een systeem op nanoschaal voor eenmalig gebruik dat waarschijnlijk geen resistentie zal genereren. Met behulp van een verbinding die lijkt op bleekmiddel bij proefdieren, laten ze zien dat het één type bacterie kan doden dat oorinfecties veroorzaakt, en dat het op een dag gemakkelijk als gel kan worden aangebracht.



De onderzoekers zullen hun resultaten vandaag presenteren op de herfstbijeenkomst van de American Chemical Society (ACS).

"We kwamen op dit idee door te kijken naar het bleekmiddel voor huishoudelijke schoonmaakmiddelen. Hoewel het al sinds de 19e eeuw wordt gebruikt, lijken bacteriën geen wijdverbreide resistentie tegen dit schoonmaakmiddel te hebben ontwikkeld", zegt Rong Yang, Ph.D., de hoofdonderzoeker van het project.

Maar Yang waarschuwt al snel dat mensen infecties niet met bleekmiddel mogen behandelen. De oplossing die in de winkels wordt verkocht, is zeer geconcentreerd en bijtend, maar als het op een goed gecontroleerde manier en in extreem lage concentraties wordt gebruikt, wordt het actieve ingrediënt in bleekmiddel als verenigbaar met levend weefsel beschouwd.

Nadat ze zich realiseerden dat het actieve ingrediënt in het huishoudschoonmaakmiddel de antibioticaresistentie zou kunnen omzeilen, besloten de onderzoekers van de Cornell University een vrijwel universele kinderplaag aan te pakken:acute oorinfecties. Deze infecties treffen meer dan 95% van de kinderen in de VS, en voor de behandeling is doorgaans het nemen van antibiotica gedurende vijf tot tien dagen nodig. Deze regimes kunnen echter problematische bijwerkingen veroorzaken, waardoor sommige gezinnen de medicatie voortijdig stopzetten, vooral als de symptomen verdwijnen. Maar het verkeerd gebruiken van deze medicijnen kan de ontwikkeling van antibioticaresistentie versnellen, waardoor infecties moeilijker – zo niet onmogelijk – te behandelen zijn. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie behoort dit probleem tot de grootste bedreigingen voor de mondiale gezondheid.

Bacteriën hebben meer succes bij het bestrijden van sommige stoffen dan andere. Hypochloorzuur uit bleekmiddel behoort tot een familie van verbindingen, bekend als hypohalogeenzuren, waartegen bacteriën nog geen noemenswaardige resistentie moeten ontwikkelen – hoogstwaarschijnlijk vanwege de talloze manieren waarop deze zeer reactieve zuren microbiële cellen beschadigen, zegt Yang.

Met dank aan:American Chemical Society

Omdat deze stoffen snel afbreken, probeerden Yang en haar collega's zo nodig een van deze stoffen te genereren achter het trommelvlies in het middenoor, waar oorinfecties voorkomen. Ze vonden inspiratie in een enzym uit reuzenkelp, dat waterstofperoxide (H2) omzet O2 ) tot onderbromig zuur (HOBr), een chemisch familielid van bleekmiddel.

De bacterie Streptococcus pneumoniae is een veel voorkomende oorzaak van oorinfecties en produceert H2 O2 om andere microben te bestrijden. Om het kelp-enzym, dat het metaal vanadium bevat, na te bootsen, ontwierpen Yang en haar collega's nanodraden gemaakt van vanadiumpentoxide (V2 O5 ). Deze produceren HOBr alleen in aanwezigheid van de H2 O2 -producerende bacteriën, en hun staafachtige vorm helpt ze op hun plaats te houden door hun vermogen om zich in lichaamsvloeistoffen te verspreiden te verminderen.

Bij tests op chinchilla's, die oorinfecties oplopen door dezelfde ziekteverwekkers als menselijke kinderen, zijn ze erin geslaagd het grootste deel van de S. pneumoniae te elimineren. Yang en collega's ontdekten dat de ooit ontstoken trommelvliezen van de dieren na behandeling met de nanodraden weer normaal werden. Ondertussen hebben tests bij gezonde dieren bewijs gevonden dat de behandeling het gehoor niet verstoort.

Voor deze experimenten injecteerden de onderzoekers de nanodraden rechtstreeks in het middenoor. In recenter werk bij chinchilla's ontwikkelden ze een minder invasieve, meer praktische methode voor het afleveren van de draden. Door de nanodraden te versieren met peptiden waarvan bekend is dat ze kleine deeltjes door het trommelvlies transporteren, ontdekten Yang en haar team dat ze de behandeling topisch konden toedienen als een gel die in de gehoorgang werd afgezet. Nadat de gel was aangebracht, gingen de nanodraden erin door het intacte weefsel. Ze onderzoeken ook andere manieren om de nanodraden door het trommelvlies te laten gaan.

Omdat andere bacteriën die oorinfecties veroorzaken geen H2 produceren O2 onderzoeken de onderzoekers momenteel of dit systeem effectief is in de aanwezigheid van andere microben dan S. pneumoniae, en hoe ze het kunnen aanpassen om de andere insecten te bestrijden.

De onderzoekers hebben nog geen onderzoek gedaan om te bepalen hoe lang het systeem op zijn plaats blijft, hoewel hun bewijs suggereert dat de nanodraden uit het middenoor wegvloeien nadat de infectie is verdwenen. Yang vermoedt echter dat ze de eigenschappen van de nanodraden kunnen aanpassen, zodat ze daarna nog lange tijd op hun plaats blijven. Deze laatste aanpak zou het mogelijk kunnen maken om terugkerende infecties, waar veel kinderen last van hebben, te voorkomen.

"Als de bacteriën terugkeren, kan het systeem opnieuw opstarten, zodat kinderen niet herhaaldelijk antibiotica nodig hebben en gaandeweg meer resistentie kweken", zegt Yang.

Meer informatie: Uitroeiing van oorinfecties via autonome synthese van antimicrobiële stoffen, ACS najaar 2023.

Aangeboden door American Chemical Society




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Filippijnse rechtbank blokkeert de productie van GGO-gouden rijst vanwege veiligheidsangst
  2. Onderzoekers ontdekken menselijk DNA-herstel door middel van nucleaire metamorfose
  3. Foetale cellen zijn terug te voeren tot de eerste dag van de embryonale ontwikkeling
  4. Marihuanaboerderijen stellen gevlekte uilen bloot aan rattengif in Noordwest-Californië
  5. De locatie van Cilia en Flagella
  6. Het is prima om in mei te maaien; de beste manier om bestuivers te helpen is door inheemse planten toe te voegen
  7. Onderzoekers:We hielpen boeren net zo gemakkelijk toegang te krijgen tot toekomstige klimaatprojecties als het controleren van het weer
  8. Er worden meer koeien getest en gevolgd op vogelgriep. Dit is wat dat betekent
  9. Wat wordt er gebruikt om DNA op een specifieke locatie voor splitsing te knippen?

Wetenschap