Vědec TTUHSC obdržel americký patent na výrobu nových nanoantibiotik

Vědec TTUHSC obdržel americký patent na výrobu nových nanoantibiotik

Podle Centra pro kontrolu a prevenci nemocí se více než 2,8 milionu Američanů každý rok nakazí bakteriálními infekcemi odolnými vůči antibiotikům a asi 35 000 z těchto pacientů svou infekci nepřežije.

Při hledání řešení problému rezistence na antibiotika Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., z oddělení buněčné fyziologie a molekulární biofyziky na Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), zaměřil svůj výzkum na vývoj nových nanočástic nazývaných nanoantibiotika, které jsou účinné proti bakteriálním infekcím, zejména těm, které jsou odolné vůči léčbě známými antibiotiky.

K dnešnímu dni vedla Liangova práce k několika recenzovaným publikacím a od 26. července americký patent s názvem „Hydrofilní nanostrukturovaná membránová aktivní antimikrobiální činidla s vysokou aktivitou, selektivitou a biologickou odbouratelností“, který umožňuje týmu laboratoře Liang vyrábět nová nanoantibiotika.

Na klinikách se již používá mnoho antibiotik a mnoho z nich je docela účinných na běžné infekce. Ale čelíme této rostoucí výzvě s MRSA (methicilin-rezistentní Staphylococcus aureus) a dalšími typy bakterií odolných vůči lékům, bakterií, které mění běžné infekce v život ohrožující události.“

Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., Centrum zdravotnických věd Texaské technické univerzity (TTUHSC), Ústav buněčné fyziologie a molekulární biofyziky

Liang doufá, že zavede novou generaci antibiotik, která mají tři vlastnosti: Dokážou zabíjet bakterie, aniž by byla toxická pro zdravé buňky, jsou biologicky odbouratelná a ekologicky odbouratelná, takže nepoškozují normální mikrobiální komunity v přírodních stanovištích a je méně pravděpodobné, že způsobí rezistenci.

Předchozí výzkumy ukázaly, že schopnost molekuly odpuzovat vodu (hydrofobicita) a její schopnost přitahovat a rozpouštět se ve vodě (hydrofilita) má významný dopad na buňky. Liang řekl, že čím je látka hydrofobnější, tím škodlivější reakci způsobuje. Neexistuje však žádný kvantitativní standard pro to, jak velká hydrofobnost je přijatelná, dodal.

"V zásadě, pokud zvýšíte hydrofobnost, můžete zabít bakterie," řekl Liang. "Ale také zabíjí zdravé buňky, a to nechceme."

Ve studii zveřejněné v lednu 2022Komunikace přírodyTým Liang vyvinul nová hydrofilní nanoantibiotika, která připomínala drobné chlupaté kuličky složené z mnoha hydrofilních polymerních kartáčků naroubovaných na nanočástice oxidu křemičitého různých velikostí. Tyto syntetické sloučeniny, které Liangova laboratoř také vyrábí, jsou navrženy tak, aby zabíjely bakterie narušením membrány pomocí jiného typu přestavby membrány, která poškozuje bakteriální membrány, ale ponechává savčí buňky nedotčené.

Tato studie byla třetí publikovanou laboratoří Liang o nanoantibiotikách. První a druhý dokument vysvětlující koncepci designu hydrofilních nanoantibiotik byly publikovány ACS Infectious Disease v roce 2017 a Biomakromolecules v roce 2020. Oba byly uvedeny jako titulní články v příslušných časopisech a zvýrazněny Chemical & Engineering News.

Liang, vyzbrojený třemi publikovanými studiemi a patentem, řekl, že jeho tým se nyní zaměřuje na dvojí přístup k vývoji a zdokonalování nanoantibiotik pro použití u pacientů.

První zaměření, které Liang označil za vědeckou a výzkumnou stránku svého úsilí, je prosazování klinických zkoušek. K zahájení tohoto procesu bude laboratoř Liang žádat o další federální granty, které podpoří studie na zvířatech a nakonec povedou ke klinickým studiím na lidských pacientech.

"Toto je spíše výzkumná a akademická část našeho úsilí," dodal Liang.

Druhým pilířem Liangova přístupu je spolupráce s inovačním centrem Texas Tech University na podpoře komercializace vynálezu jeho laboratoře.

„Využitím možnosti školení o komercializaci výzkumu v našem Innovation Hub můžeme doufejme identifikovat zainteresované strany ve farmaceutickém průmyslu, které jsou schopny nebo ochotny s námi spolupracovat,“ řekl Liang. "Jedním z našich pravděpodobných směrů je požádat o grant SBIR (Small Business Innovation Research) pro pilotní výrobu. To je náš dvoustupňový přístup."

Liang řekl, že infekce představuje velkou výzvu jak pro přední lékaře, tak pro vědce. Je to výzva, kterou chce řešit pomocí inovací k vývoji nové generace antibiotik.

"To je náš cíl a jsme na dobré cestě k jeho dosažení," řekl Liang. "Nemohu říci, že je to jediná cesta vpřed; samozřejmě existuje mnoho různých cest vpřed. Novinkou našeho příspěvku je řešit tuto výzvu vývojem antibiotik z hlediska nanoinženýrství. Toto je velmi nová cesta vpřed, což není." dobře prozkoumány a jsme hrdí na náš dosavadní pokrok.

Zdroje: