Antibakterielle nanozymer:Heling af kroniske sår med nanokemi

Kroniske inficerede sår er ofte meget problematiske for diabetespatienter. Imidlertid, et hold kinesiske forskere har nu udviklet en målrettet tilgang til sårheling, der gør brug af nanomedicin, og deres forskning er blevet publiceret i tidsskriftet Angewandte Chemie . Forskerne var i stand til at deaktivere sårinficerende bakterier ved hjælp af en opløsning af nanokapsler, der ændrer sårmiljøet og frigiver reaktive iltarter.

Kroniske sår hos diabetespatienter er et ideelt sted for bakterier at vokse. Det glukoserige miljø gør det muligt for bakterier at danne biofilm, hvilket gør det meget svært for antibiotika at nå derhen, hvor de er nødvendige. Ud over, patienter med diabetes har ofte svækket immunforsvar. I disse tilfælde, kemodynamisk terapi tilbyder en lovende tilgang. Reaktive oxygenarter genereret in situ svækker og beskadiger bakteriecellerne, får dem til at dø.

En katalysator er ansvarlig for at producere disse reaktive oxygenarter. Det nedbryder brintoverilte i bakteriecellernes umiddelbare omgivelser, helst direkte på eller i deres cellevæg. Platinnanopartikler er særligt velegnede som katalysator til denne rolle. Disse nano-perler har aptamerer knyttet til sig:Korte DNA-kæder, der binder til bakterier. Disse katalysatorpartikler - nanozymer - virker på samme måde som enzymer, deraf deres navn. Nanozymet klæber til bakterierne og frigiver iltradikaler ind i cellen, så længe der også er brintoverilte til stede for at producere radikalerne i første omgang.

Hovedproblemet er, at katalysatoren kun kan nedbryde hydrogenperoxidet i et surt miljø (dvs. ved lav pH). Imidlertid, de fleste diabetiske sår er basiske. For at gøre det muligt for nanozymsystemet stadig at være effektivt under disse forhold, Ronghua Yang fra Changsha University of Science and Technology i Changsha (Kina), og kolleger, dyppet ned i deres biokemiske pose med tricks og gjort brug af det glukoserige miljø i diabetiske sår.

Det mikrobielle enzym glucoseoxidase, som allerede er kendt inden for medicinsk diagnostik og fødevareindustrien, bruger oxygen til at omdanne glucose til gluconsyre, danner hydrogenperoxid og en sur opløsning. Yang og teamet knyttede glucoseoxidase til nanozymerne, derefter indlejret hele systemet i en beskyttende skal af hyaluronsyre.

Skallen tillod ikke kun nanozympartiklerne at vokse cirka fem gange til 0,1 mikrometer (omkring en tiendedel af størrelsen af ​​en bakterie), det holdt dem også stabile og uændrede i opløsning i mere end 30 dage. Hyaluronsyreskallen tjente endnu et formål:Bakterier producerer enzymer, der nedbryder hyaluronsyre, hvilket betyder, at bakterierne i det væsentlige frigør værktøjerne til deres egen død.

Nanokapselopløsningen blev testet på bakteriekulturer af Staphylococcus aureus, og dræbte bakterierne i løbet af få timer. Holdet behandlede derefter kroniske inficerede sår hos diabetiske mus, og resultaterne var afgørende:Under identiske forhold, kun de sår behandlet med nanokapselopløsningen helede fuldstændigt og hurtigt.

Forfatterne understregede, at metoden ikke krævede syntese af nye materialer; hellere, de "løste fysiologiske begrænsninger på nanozymer ved at regulere det lokale mikromiljø." De foreslog også, at modifikationer af denne type ville være egnede til andre nanozymsystemer.