Lo scienziato del TTUHSC riceve il brevetto statunitense per produrre nuovi nanoantibiotici

Lo scienziato del TTUHSC riceve il brevetto statunitense per produrre nuovi nanoantibiotici

Secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie, più di 2,8 milioni di americani contraggono ogni anno infezioni batteriche resistenti agli antibiotici e circa 35.000 di questi pazienti non sopravvivono all’infezione.

Nella sua ricerca di soluzioni al problema della resistenza agli antibiotici, Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., del Dipartimento di Fisiologia Cellulare e Biofisica Molecolare presso il Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), ha concentrato la sua ricerca sullo sviluppo di nuove nanoparticelle chiamate nanoantibiotici che sono efficaci contro le infezioni batteriche, in particolare quelle resistenti al trattamento con antibiotici noti.

Ad oggi, il lavoro di Liang ha prodotto diverse pubblicazioni sottoposte a revisione paritaria e, a partire dal 26 luglio, un brevetto statunitense intitolato "Antimicrobici attivi a membrana idrofila nanostrutturata con elevata attività, selettività e biodegradabilità", che consente al team del laboratorio di Liang di produrre i nuovi nanoantibiotici.

Molti antibiotici sono già utilizzati nelle cliniche e molti di essi sono piuttosto efficaci contro le infezioni comuni. Ma affrontiamo questa sfida crescente con l’MRSA (Staphylococcus aureus resistente alla meticillina) e altri tipi di batteri resistenti ai farmaci, i batteri che trasformano le infezioni comuni in eventi potenzialmente letali”.

Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., Centro di scienze sanitarie della Texas Tech University (TTUHSC), Dipartimento di fisiologia cellulare e biofisica molecolare

Liang spera di creare una nuova generazione di antibiotici che abbiano tre proprietà: possono uccidere i batteri senza essere tossici per le cellule sane, sono biodegradabili e degradabili dall’ambiente in modo da non danneggiare le normali comunità microbiche negli habitat naturali e hanno meno probabilità di causare resistenza.

Precedenti ricerche hanno dimostrato che la capacità di una molecola di respingere l'acqua (idrofobicità) e la sua capacità di attrarre e dissolversi nell'acqua (idrofilicità) hanno un impatto significativo sulle cellule. Liang ha affermato che più una sostanza è idrofobica, più dannosa è la reazione che provoca. Tuttavia, ha aggiunto, non esiste uno standard quantitativo per stabilire quanta idrofobicità sia accettabile.

"Fondamentalmente, se aumenti l'idrofobicità, puoi uccidere i batteri", ha detto Liang. “Ma uccide anche le cellule sane, e non lo vogliamo”.

In uno studio pubblicato nel gennaio 2022 daComunicazione della naturaIl team di Liang ha sviluppato nuovi nanoantibiotici idrofili che somigliavano a minuscole perle pelose composte da molti pennelli polimerici idrofili innestati su nanoparticelle di silice di diverse dimensioni. Questi composti sintetici, prodotti anche dal laboratorio di Liang, sono progettati per uccidere i batteri attraverso la distruzione della membrana, utilizzando un diverso tipo di rimodellamento della membrana che danneggia le membrane batteriche ma lascia intatte le cellule dei mammiferi.

Questo studio è stato il terzo pubblicato dal laboratorio Liang sui nanoantibiotici. Il primo e il secondo articolo che spiegano il concetto di progettazione dei nanoantibiotici idrofili sono stati pubblicati da ACS Infectious Disease nel 2017 e Biomacromolecules nel 2020. Entrambi sono stati presentati come storie di copertina nelle rispettive riviste e evidenziati da Chemical & Engineering News.

Forte dei tre studi pubblicati e del brevetto, Liang ha affermato che il suo team ora si concentra su un duplice approccio per sviluppare e perfezionare i nanoantibiotici da utilizzare sui pazienti.

Il primo obiettivo, che Liang ha descritto come l’aspetto scientifico e di ricerca dei suoi sforzi, è spingere per gli studi clinici. Per iniziare questo processo, il laboratorio Liang richiederà ulteriori sovvenzioni federali che sosterranno gli studi sugli animali e alla fine porteranno a studi clinici su pazienti umani.

“Questa è più la parte accademica e di ricerca dei nostri sforzi”, ha aggiunto Liang.

Il secondo pilastro dell'approccio di Liang è collaborare con l'Innovation Hub della Texas Tech University per supportare la commercializzazione dell'invenzione del suo laboratorio.

"Sfruttando l'opportunità di formazione sulla commercializzazione della ricerca nel nostro Innovation Hub, speriamo di poter identificare le parti interessate nel settore farmaceutico che sono in grado o disposte a collaborare con noi", ha affermato Liang. "Una delle nostre probabili direzioni è quella di richiedere una sovvenzione per la ricerca sull'innovazione delle piccole imprese (SBIR) per la produzione su scala pilota. Questo è il nostro duplice approccio."

Liang ha affermato che l’infezione rappresenta una grande sfida sia per i medici che per gli scienziati in prima linea. È una sfida che vuole affrontare utilizzando l'innovazione per sviluppare una nuova generazione di antibiotici.

"Questo è il nostro obiettivo e siamo sulla buona strada per raggiungerlo", ha affermato Liang. "Non posso dire che questa sia l'unica via da seguire; ovviamente ci sono molte strade diverse da seguire. La novità del nostro contributo è affrontare questa sfida sviluppando antibiotici da un punto di vista della nanoingegneria. Questa è una via da seguire molto nuova, che non lo è." ben studiato e siamo orgogliosi dei nostri progressi finora.

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