Naukowiec z TTUHSC otrzymuje amerykański patent na produkcję nowatorskich nanoantybiotyków

Naukowiec z TTUHSC otrzymuje amerykański patent na produkcję nowatorskich nanoantybiotyków

Według Centrów Kontroli i Zapobiegania Chorobom ponad 2,8 miliona Amerykanów każdego roku zapada na infekcje bakteryjne oporne na antybiotyki, a około 35 000 z tych pacjentów nie przeżywa infekcji.

Poszukując rozwiązań problemu oporności na antybiotyki, doktor Hongjun (Henry) Liang z Wydziału Fizjologii Komórki i Biofizyki Molekularnej w Centrum Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Technologicznego w Teksasie (TTUHSC) skupił swoje badania na opracowywaniu nowych nanocząstek zwanych nanoantybiotykami, które są skuteczne w walce z infekcjami bakteryjnymi, szczególnie tymi, które są oporne na leczenie znanymi antybiotykami.

Dotychczasowa praca Lianga zaowocowała kilkoma recenzowanymi publikacjami, a od 26 lipca amerykańskim patentem zatytułowanym „Aktywne środki przeciwdrobnoustrojowe z nanostrukturalną membraną hydrofilową o wysokiej aktywności, selektywności i biodegradowalności”, który umożliwia zespołowi laboratoryjnemu Liang produkcję nowatorskich nanoantybiotyków.

Wiele antybiotyków jest już stosowanych w klinikach, a wiele z nich jest dość skutecznych w przypadku powszechnych infekcji. Jednak stoimy przed tym rosnącym wyzwaniem związanym z MRSA (opornym na metycylinę Staphylococcus aureus) i innymi rodzajami bakterii lekoopornych, czyli bakteriami, które zamieniają zwykłe infekcje w zdarzenia zagrażające życiu”.

Doktor Hongjun (Henry) Liang, Centrum Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Technologicznego w Teksasie (TTUHSC), Katedra Fizjologii Komórki i Biofizyki Molekularnej

Liang ma nadzieję opracować nową generację antybiotyków o trzech właściwościach: mogą zabijać bakterie, nie będąc toksycznymi dla zdrowych komórek, są biodegradowalne i ulegają rozkładowi w środowisku, dzięki czemu nie szkodzą normalnym zbiorowiskom drobnoustrojów w naturalnych siedliskach i jest mniejsze prawdopodobieństwo wywołania oporności.

Poprzednie badania wykazały, że zdolność cząsteczki do odpychania wody (hydrofobowość) oraz jej zdolność do przyciągania i rozpuszczania w wodzie (hydrofilowość) ma znaczący wpływ na komórki. Liang powiedział, że im bardziej hydrofobowa jest substancja, tym bardziej szkodliwa jest reakcja, którą powoduje. Dodał jednak, że nie ma ilościowego standardu określającego dopuszczalny poziom hydrofobowości.

„Zasadniczo, jeśli zwiększysz hydrofobowość, możesz zabić bakterie” – powiedział Liang. „Ale zabija także zdrowe komórki, a tego nie chcemy”.

W badaniu opublikowanym w styczniu 2022 r. przezKomunikacja przyrodniczaZespół Lianga opracował nowatorskie hydrofilowe nanoantybiotyki przypominające maleńkie włochate kulki złożone z wielu hydrofilowych szczotek polimerowych zaszczepionych na nanocząsteczkach krzemionki o różnych rozmiarach. Te syntetyczne związki, wytwarzane również w laboratorium Lianga, mają na celu zabijanie bakterii poprzez uszkodzenie błony przy użyciu innego rodzaju przebudowy błony, która uszkadza błony bakteryjne, ale pozostawia nienaruszone komórki ssaków.

Badanie to było trzecim opublikowanym przez laboratorium Liang na temat nanoantybiotyków. Pierwszy i drugi artykuł wyjaśniający koncepcję projektowania hydrofilowych nanoantybiotyków zostały opublikowane przez ACS Infectious Disease w 2017 r. i Biomacromolecules w 2020 r. Obydwa ukazały się na okładkach odpowiednich magazynów i zostały wyróżnione przez Chemical & Engineering News.

Uzbrojony w trzy opublikowane badania i patent Liang powiedział, że jego zespół skupił się teraz na dwutorowym podejściu do opracowywania i udoskonalania nanoantybiotyków do stosowania u pacjentów.

Pierwszym celem, który Liang określił jako naukową i badawczą stronę swoich wysiłków, jest nacisk na badania kliniczne. Aby rozpocząć ten proces, laboratorium w Liang złoży wniosek o dodatkowe dotacje federalne, które wesprą badania na zwierzętach i ostatecznie doprowadzą do badań klinicznych na ludziach.

„To raczej badawcza i akademicka część naszych wysiłków” – dodał Liang.

Drugim filarem podejścia Lianga jest współpraca z Centrum Innowacji Uniwersytetu Technologicznego w Teksasie w celu wsparcia komercjalizacji wynalazku jego laboratorium.

„Wykorzystując możliwości szkoleń w zakresie komercjalizacji badań w naszym Centrum Innowacji, mamy nadzieję, że możemy zidentyfikować zainteresowane strony w branży farmaceutycznej, które mogą lub chcą z nami współpracować” – powiedział Liang. „Jednym z naszych prawdopodobnych kierunków jest złożenie wniosku o grant na badania nad innowacjami małych przedsiębiorstw (SBIR) na produkcję na skalę pilotażową. To nasze dwutorowe podejście”.

Liang stwierdziła, że ​​infekcja stanowi poważne wyzwanie zarówno dla lekarzy, jak i naukowców znajdujących się na pierwszej linii frontu. To wyzwanie, któremu chce sprostać, wykorzystując innowacje do opracowania nowej generacji antybiotyków.

„To jest nasz cel i jesteśmy na dobrej drodze do jego osiągnięcia” – powiedział Liang. „Nie mogę powiedzieć, że to jedyna droga naprzód; oczywiście istnieje wiele różnych dróg naprzód. Nowością naszego wkładu jest sprostanie temu wyzwaniu poprzez opracowanie antybiotyków z punktu widzenia nanoinżynierii. Jest to bardzo nowy sposób na przyszłość, a tak nie jest”. dobrze zbadane i jesteśmy dumni z naszych dotychczasowych postępów.

Źródła: