Gennembrud for MRSA -behandling fundet

(PhysOrg.com)-Forskere fra IBM og Institute of Bioengineering and Nanotechnology opdagede et nanomedicin-gennembrud, hvor nye typer polymerer fysisk viste og ødelægger antibiotikaresistente bakterier og infektionssygdomme som Methicillin-resistent Staphylococcus aureus, kendt som MRSA.

Opdaget ved at anvende principper, der bruges i halvlederfremstilling, disse nanostrukturer tiltrækkes fysisk af inficerede celler som en magnet, giver dem mulighed for selektivt at udrydde vanskeligt behandlede bakterier uden at ødelægge sunde celler omkring dem. Disse midler forhindrer også, at bakterierne udvikler lægemiddelresistens ved faktisk at bryde igennem bakteriecellevæggen og membranen, en fundamentalt anderledes angrebsmåde sammenlignet med traditionelle antibiotika.

MRSA er kun en type farlige bakterier, der almindeligvis findes på huden og let kontraheres på steder som fitnesscentre, skoler og hospitaler, hvor mennesker er i tæt kontakt. I 2005, MRSA var ansvarlig for næsten 95, 000 alvorlige infektioner, og forbundet med næsten 19, 000 dødsfald i forbindelse med hospitalsophold i USA.

Udfordringen med infektioner som MRSA er todelt. Først, lægemiddelresistens opstår, fordi mikroorganismer er i stand til at udvikle sig til effektivt at modstå antibiotika, fordi nuværende behandlinger forlader deres cellevæg og membran stort set ubeskadiget. Derudover de høje doser antibiotika, der er nødvendige for at dræbe en sådan infektion, ødelægger utvetydigt sunde røde blodlegemer ud over forurenede.

”Antallet af bakterier i håndfladen er større end hele den menneskelige befolkning, ”Sagde Dr. James Hedrick, Avanceret organisk materialeforsker, IBM Research - Almaden. "Med denne opdagelse har vi været i stand til at udnytte årtiers materialeudvikling, der traditionelt blev brugt til halvlederteknologier, til at skabe en helt ny lægemiddelleveringsmekanisme, der kunne gøre dem mere specifikke og effektive."

Hvis det er kommercielt fremstillet, disse bionedbrydelige nanostrukturer kunne injiceres direkte i kroppen eller påføres topisk på huden, behandling af hudinfektioner gennem forbrugerprodukter som deodorant, sæbe, hånddesinfektion, bordservietter og konserveringsmidler, samt bruges til at hjælpe med at helbrede sår, tuberkulose og lungeinfektioner.

“Ved hjælp af vores nye nanostrukturer, vi kan tilbyde en levedygtig terapeutisk løsning til behandling af MRSA og andre infektionssygdomme. Denne spændende opdagelse integrerer effektivt vores muligheder inden for biomedicinsk videnskab og materialeforskning for at løse centrale spørgsmål inden for konventionel lægemiddellevering, ”Sagde Dr. Yiyan Yang, Gruppeleder, Institut for Bioingeniør og Nanoteknologi, Singapore.

Hvordan det virker

Menneskekroppens immunsystem er designet til at beskytte os mod skadelige stoffer, både inde og ude, men af ​​forskellige årsager, mange af nutidens konventionelle antibiotika afvises enten af ​​kroppen eller har en begrænset succesrate i behandling af lægemiddelresistente bakterier. De antimikrobielle midler udviklet af IBM Research og Institute of Bioengineering and Nanotechnology er specielt designet til at målrette mod et inficeret område for at muliggøre en systemisk levering af lægemidlet.

Når disse polymerer kommer i kontakt med vand i eller på kroppen, de samler sig selv til en ny polymerstruktur, der er designet til at målrette mod bakteriemembraner baseret på elektrostatisk interaktion og bryde igennem deres cellemembraner og vægge. Den fysiske karakter af denne handling forhindrer bakterier i at udvikle resistens over for disse nanopartikler.

Den elektriske ladning, der naturligt findes i celler, er vigtig, fordi de nye polymerstrukturer kun tiltrækkes til de inficerede områder, samtidig med at de sunde røde blodlegemer bevares, som kroppen har brug for for at transportere ilt gennem kroppen og bekæmpe bakterier.

I modsætning til de fleste antimikrobielle materialer, disse er bionedbrydelige, hvilket forbedrer deres potentielle anvendelse, fordi de naturligt elimineres fra kroppen (snarere end at blive bagud og akkumulere i organer).

De antimikrobielle polymerer skabt af IBM Research og Institute of Bioengineering and Nanotechnology og blev testet mod kliniske mikrobielle prøver af State Key Laboratory for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases, Første tilknyttede hospital, College of Medicine og Zhejiang University i Kina. Den fulde forskningsartikel blev for nylig offentliggjort i det peer-reviewed journal Naturkemi .

Forskere fra IBM anvender allerede principper fra nanoteknologi for at skabe potentielle medicinske innovationer som DNA-transistoren og 3D-MR. Senest har de arbejdet på en et-trins point-of-care-diagnostisk test baseret på en innovativ siliciumchip, der kræver mindre prøvevolumen, kan være betydeligt hurtigere, transportabel, let at bruge, og kan teste for mange sygdomme. Døbt "Lab on a Chip, ”Resultaterne er så hurtige og præcise, at en lille prøve af en patients blod kunne testes umiddelbart efter et hjerteanfald for at gøre det muligt for lægen hurtigt at tage et skridt til at hjælpe patienten med at overleve.