Een nieuwe combinatie van vloeibare metalen begint zich te ontwikkelen als een potentieel geheim wapen in de mondiale strijd tegen antimicrobiële resistentie, die sommige antibiotica nu al machteloos maakt tegen 'superbacteriën'.

Wetenschappers uit de VS en Australië onder leiding van Flinders University hebben een eenvoudige metaalcoatingbehandeling ontwikkeld voor verbandmiddelen, medische hulpmiddelen en zelfs nanodeeltjes van medicijnen die bacteriën kunnen weerstaan ​​en doden.

De onderzoekers van het Biomedical Nanoengineering Laboratory van Flinders University, de Universiteit van Sydney en de North Carolina State University zeggen dat de nieuwe aanpak het testen van 'GaLM' vloeibare metaaldeeltjes op nanoschaal omvat die de biocompatibiliteit en lage cytotoxiciteit voor cellen hebben verbeterd en die kunnen worden toegepast als veilige en effectieve antimicrobiële middelen.

"Gallium in vloeibare toestand (of 'GaLM') is een van de meest veelbelovende kandidaten om te worden gebruikt als antimicrobieel middel, en kan op veel manieren worden gebruikt als vloeibaar metaal", zegt Flinders University-onderzoeker Dr. Vi Khanh Truong. hoofdauteur van een nieuw artikel in ACS Nano .

"Door de vloeibare toestand van GaLM kan het gemakkelijk worden gecombineerd of gefunctionaliseerd met andere componenten om verschillende vormen van efficiëntere antimicrobiële metalen te creëren."

"Net zo goed als gallium compatibel lijkt te zijn met menselijke cellen in preparaten en concentraties die relevant zijn voor de antimicrobiële activiteit ervan, zou het op een dag oraal of intraveneus kunnen worden toegediend."

"De antimicrobiële werking van dit materiaal zou ook worden geactiveerd door externe stimuli (licht, magnetische velden en warmte, maar ook andere), resulterend in nieuwe oplossingen die beter kunnen presteren dan antimicrobiële monometaalnanodeeltjes en kunnen leiden tot de volgende generatie antimicrobiële en antimicrobiële nanodeeltjes." ontstekingsremmende middelen op metaalbasis."

Onder leiding van internationale experts op dit gebied, waaronder professor Michael Dickey uit de VS, de Australian Research Ccouncil Laureate professor Kourosh Kalantar-Zadeh en NHMRC Leadership Fellow Flinders University professor Krasimir Vasilev – allen auteurs van het nieuwe overzichtsartikel – breidt het onderzoek zich uit op het gebied van metalen antimicrobiële strategieën in een race om de escalerende dreiging van antimicrobiële resistentie (AMR) te bestrijden.

Nu AMR ertoe leidt dat verschillende soorten bacteriële, schimmel- en virale infecties onbehandelbaar worden, wat kan resulteren in morbiditeit en mortaliteit, zijn faag(virus)therapie, immunotherapie, CRISPR-Cas-technologie en combinatietherapie met antibiotica andere onderzoeksbenaderingen die over de hele wereld worden uitgevoerd.

De huidige strategieën voor infectiebeheersing, die afhankelijk zijn van conventionele synthetische antibiotica, falen steeds vaker, en de behandeltool raakt snel uitgeput, aldus het nieuwe ACS-artikel.

"Om de zaken nog erger te maken, vormt het vermogen van bacteriën om zich te ontwikkelen om antibiotica te weerstaan ​​een belemmering voor farmaceutische bedrijven om de volgende generatie antibiotica na te streven."

Dr. Truong, van het Flinders University Biomedical Nanoengineering Laboratory, zegt dat de ACS Nano studie onderzoekt hoe het combineren van gallium met andere elementen "het rijk van GaLM's uitbreidt met instelbare functies."

"In tegenstelling tot deeltjes in vaste toestand kunnen GaLM-deeltjes hun configuraties dramatisch transformeren als reactie op externe stimuli. Interessant is dat GaLM's in vloeibare toestand hun vorm rond en in cellen kunnen transformeren."

"Bovendien kunnen GaLM's in hun vloeibare toestand metaalelementen oplossen en sekwestreren die later op verzoek via stimuli kunnen worden vrijgegeven. Dit is vooral nuttig om de efficiëntie van de afgifte van medicijnen te verbeteren."

"Vergeleken met vaste metalen lijken GaLM's goedaardig te zijn voor eukaryoten (wat wijst op biocompatibiliteit met menselijk weefsel) terwijl ze een krachtige antimicrobiële activiteit behouden."

"Het is belangrijk om te benadrukken dat de antimicrobiële activiteit van GaLMs, in bulk- en nano-dimensies, niet beperkt is tot prokaryoten zoals bacteriën en cyanobacteriën", voegt hij eraan toe.

"Daarnaast bieden GaLM's ontstekingsremmende eigenschappen en we onderzochten ook de rol van fasegedrag en interfaces in GaLM's op nanoschaal op antibacteriële eigenschappen."

Meer informatie: Vi Khanh Truong et al., Gallium vloeibaar metaal:nanotoolbox voor antimicrobiële toepassingen, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c06486

Journaalinformatie: ACS Nano

Aangeboden door Flinders University