Gel fyldt med nanosvampe renser MRSA-infektioner

Nanoengineers ved University of California, San Diego udviklede en gel fyldt med toksinabsorberende nanosvampe, der kunne føre til en effektiv behandling af hud- og sårinfektioner forårsaget af MRSA (methicillin-resistente) Staphylococcus aureus ), en antibiotikaresistent bakterie. Denne "nanosvamp-hydrogel" minimerede væksten af ​​hudlæsioner på mus inficeret med MRSA - uden brug af antibiotika. Forskerne har for nylig offentliggjort deres resultater online i Avancerede materialer .

For at lave nanosvamp-hydrogelen, holdet blandede nanosvampe, som er nanopartikler, der absorberer farlige toksiner produceret af MRSA, E coli og andre antibiotika-resistente bakterier, til en hydrogel, som er en gel lavet af vand og polymerer. Hydrogelen holder nanosvampene på plads, så de kan fjerne toksiner på det inficerede sted.

"Vi kombinerede styrkerne af to forskellige materialer - nanosvampe og hydrogeler - for at skabe en kraftfuld formulering til behandling af lokale bakterielle infektioner, " sagde Liangfang Zhang, nanoingeniør professor ved Jacobs School of Engineering ved UC San Diego, der ledede holdet. "Nanosvampe alene er svære at bruge på lokalt væv, fordi de diffunderer væk til andre dele af kroppen meget hurtigt. Ved at integrere nanosvampene i en hydrogel, vi kan beholde dem på infektionsstedet. "

Da nanosvamp-hydrogel-behandlingen ikke involverer antibiotika, forskerne siger, at det sandsynligvis ikke vil blive påvirket af eksisterende bakteriel antibiotikaresistens. Også, fordi antibiotika ikke er involveret, behandlingen vil sandsynligvis ikke få bakterier til at udvikle ny resistens.

Dette arbejde er en opfølgning på en undersøgelse, som teamet præsenterede i Natur nanoteknologi i 2013. Den tidligere undersøgelse viste, at nanosvampe absorberede skadelige bakterielle toksiner i blodbanen og trak dem væk fra deres egentlige mål:røde blodlegemer. I denne nye undersøgelse, teamet rapporterer, at fjernelse af bakterietoksiner potentielt kan føre til oprydning af antibiotikaresistente bakterielle infektioner.

"En måde at behandle disse infektioner på er at fjerne toksinerne, som fungerer som et våben og et forsvarsskjold for de bakterier, der producerer dem, " sagde Zhang. "Vi antager, at uden toksinerne, bakterierne bliver væsentligt svækket og eksponeret, lader kroppens immunsystem lettere dræbe dem uden brug af stoffer."

Nanosvamp-hydrogel behandling

Hvordan virker nanosvamp-hydrogel-behandlingen? Hver nanosvamp er en nanopartikel belagt med en rød blodlegememembran. Denne belægning forklæder nanosvampene som røde blodlegemer, som er de egentlige mål for de skadelige toksiner, der produceres af MRSA. Ved at udgive sig som røde blodlegemer, nanosvampene tiltrækker skadelige giftstoffer og fjerner dem fra blodbanen. For at nanosvampene kan fjerne toksiner fra et bestemt sted, såsom et inficeret hudsår, mange af dem skal holdes på det sted. Det er her hydrogelen spiller en rolle; det kan indeholde milliarder af nanosponges per milliliter på ét sted. Hydrogelens porer er også små nok til at forhindre de fleste af nanosvampene i at undslippe, men stor nok til at giftstoffer nemt kan komme ind og sætte sig fast på nanosvampene.

Forskerne viste, at nanosvamp-hydrogel-behandlingen holdt nede størrelsen af ​​hudlæsioner forårsaget af MRSA-infektioner. Hos mus, de hudlæsioner, der blev behandlet med nanosvamp-hydrogelen, var betydeligt mindre end dem, der ikke blev behandlet.

"Efter at have injiceret nanosvamp-hydrogelen på det inficerede sted, vi observerede, at det absorberede toksinerne udskilt af bakterierne og forhindrede yderligere skade på det lokale blod, hud og muskelvæv, " sagde Zhang.

Holdet viste også, at hydrogelen var effektiv til at holde nanosvampene på plads i kroppen. To dage efter at nanosvamp-hydrogelen blev injiceret under huden på en mus, næsten 80 procent af nanosvampene blev stadig fundet på injektionsstedet. Når nanosvampe blev injiceret uden hydrogelen, kun 20 procent af dem forblev på injektionsstedet efter to timer. De fleste af dem spredte sig til de omgivende væv.