TTUHSC-forsker modtager amerikansk patent på at producere nye nanoantibiotika

TTUHSC-forsker modtager amerikansk patent på at producere nye nanoantibiotika

Ifølge Centers for Disease Control and Prevention får mere end 2,8 millioner amerikanere antibiotikaresistente bakterieinfektioner hvert år, og omkring 35.000 af disse patienter overlever ikke deres infektion.

I sin søgen efter løsninger på problemet med antibiotikaresistens har Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., fra afdelingen for cellefysiologi og molekylær biofysik ved Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), fokuseret sin forskning på at udvikle nye nanopartikler kaldet nanoantibiotika, der er effektive mod bakterielle infektioner, især dem, der er resistente mod antibiotika.

Til dato har Liangs arbejde resulteret i adskillige peer-reviewede publikationer og fra den 26. juli et amerikansk patent med titlen "HydrophilicNanostructured Membrane Active Antimicrobials With High Activity, Selectivity And Biodegradability", som gør det muligt for Liangs laboratoriehold at producere de nye nanoantibiotika.

Mange antibiotika bruges allerede i klinikker, og mange af dem er ret effektive mod almindelige infektioner. Men vi står over for denne stigende udfordring med MRSA (methicillin-resistent Staphylococcus aureus) og andre typer lægemiddel-resistente bakterier, de bakterier, der gør almindelige infektioner til livstruende begivenheder."

Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), Institut for Cellefysiologi og Molekylær Biofysik

Liang håber at etablere en ny generation af antibiotika, der har tre egenskaber: De kan dræbe bakterier uden at være giftige for raske celler, de er biologisk nedbrydelige og miljømæssigt nedbrydelige, så de ikke skader normale mikrobielle samfund i naturlige habitater, og de er mindre tilbøjelige til at forårsage resistens.

Tidligere forskning har vist, at et molekyles evne til at frastøde vand (hydrofobicitet) og dets evne til at tiltrække og opløses i vand (hydrofilicitet) har en betydelig indflydelse på celler. Liang sagde, at jo mere hydrofobt et stof er, desto mere skadelig er reaktionen det forårsager. Der er dog ingen kvantitativ standard for, hvor meget hydrofobicitet der er acceptabel, tilføjede han.

"Grundlæggende, hvis du øger hydrofobiciteten, kan du dræbe bakterier," sagde Liang. "Men det dræber også sunde celler, og det ønsker vi ikke."

I en undersøgelse offentliggjort i januar 2022 afNaturkommunikationLiang-teamet udviklede nye hydrofile nanoantibiotika, der lignede bittesmå behårede perler sammensat af mange hydrofile polymerbørster podet på silicananopartikler af forskellige størrelser. Disse syntetiske forbindelser, som Liangs laboratorium også fremstiller, er designet til at dræbe bakterier gennem membranafbrydelse ved hjælp af en anden type membranombygning, der beskadiger bakteriemembraner, men efterlader pattedyrsceller intakte.

Denne undersøgelse var den tredje offentliggjort af Liang-laboratoriet om nanoantibiotika. Den første og anden artikel, der forklarer designkonceptet for hydrofile nanoantibiotika, blev udgivet af ACS Infectious Disease i 2017 og Biomakromolecules i 2020. Begge blev præsenteret som forsidehistorier i deres respektive magasiner og fremhævet af Chemical & Engineering News.

Bevæbnet med de tre offentliggjorte undersøgelser og patentet sagde Liang, at hans team nu fokuserede på en tostrenget tilgang til udvikling og raffinering af nanoantibiotika til brug hos patienter.

Det første fokus, som Liang beskrev som den videnskabelige og forskningsmæssige side af hans indsats, er at presse på for kliniske forsøg. For at påbegynde denne proces vil Liang-laboratoriet ansøge om yderligere føderale tilskud, der vil støtte dyreforsøg og i sidste ende føre til kliniske forsøg med humane patienter.

"Dette er mere den forskningsmæssige og akademiske del af vores indsats," tilføjede Liang.

Den anden søjle i Liangs tilgang er at arbejde med Texas Tech Universitys Innovation Hub for at støtte kommercialiseringen af ​​hans laboratoriums opfindelse.

"Ved at udnytte uddannelsesmuligheden for kommercialisering af forskning i vores Innovation Hub kan vi forhåbentlig identificere interesserede parter i den farmaceutiske industri, som er i stand til eller villige til at samarbejde med os," sagde Liang. "En af vores sandsynlige retninger er at ansøge om et Small Business Innovation Research (SBIR) tilskud til pilotskalaproduktion. Det er vores tostrengede tilgang."

Liang sagde, at infektionen udgør en stor udfordring for både læger og videnskabsmænd i frontlinjen. Det er en udfordring, han ønsker at løse ved at bruge innovation til at udvikle en ny generation af antibiotika.

"Det er vores mål, og vi er godt på vej til at nå det," sagde Liang. "Jeg kan ikke sige, at dette er den eneste vej frem; selvfølgelig er der mange forskellige veje frem. Det nye i vores bidrag er at løse denne udfordring ved at udvikle antibiotika fra et nanoteknisk synspunkt. Dette er en meget ny vej frem, hvilket ikke er." godt undersøgt, og vi er stolte af vores fremskridt indtil videre.

Kilder: