TTUHSC-forskare får amerikanskt patent för att producera nya nanoantibiotika

TTUHSC-forskare får amerikanskt patent för att producera nya nanoantibiotika

Enligt Centers for Disease Control and Prevention får mer än 2,8 miljoner amerikaner antibiotikaresistenta bakterieinfektioner varje år, och cirka 35 000 av dessa patienter överlever inte sin infektion.

I sitt sökande efter lösningar på problemet med antibiotikaresistens har Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., vid Institutionen för cellfysiologi och molekylär biofysik vid Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), fokuserat sin forskning på att utveckla nya nanopartiklar som kallas nanoantibiotika som är effektiva mot bakteriella infektioner, särskilt de som är resistenta mot antibiotika.

Hittills har Liangs arbete resulterat i flera peer-reviewed publikationer och, från och med den 26 juli, ett amerikanskt patent med titeln "HydrophilicNanostructured Membrane Active Antimicrobials With High Activity, Selectivity And Biodegradability", som gör det möjligt för Liangs labbteam att producera de nya nanoantibiotika.

Många antibiotika används redan på kliniker, och många av dem är ganska effektiva för vanliga infektioner. Men vi står inför denna ökande utmaning med MRSA (meticillinresistent Staphylococcus aureus) och andra typer av läkemedelsresistenta bakterier, de bakterier som förvandlar vanliga infektioner till livshotande händelser."

Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), Institutionen för cellfysiologi och molekylär biofysik

Liang hoppas kunna etablera en ny generation av antibiotika som har tre egenskaper: De kan döda bakterier utan att vara giftiga för friska celler, de är biologiskt nedbrytbara och miljömässigt nedbrytbara så att de inte skadar normala mikrobiella samhällen i naturliga livsmiljöer, och de är mindre benägna att orsaka resistens.

Tidigare forskning har visat att en molekyls förmåga att stöta bort vatten (hydrofobicitet) och dess förmåga att attrahera och lösas upp i vatten (hydrofilicitet) har en betydande inverkan på celler. Liang sa att ju mer hydrofobt ett ämne är, desto skadligare är reaktionen den orsakar. Det finns dock ingen kvantitativ standard för hur mycket hydrofobicitet som är acceptabel, tillade han.

"I grund och botten, om du ökar hydrofobiciteten, kan du döda bakterier," sa Liang. "Men det dödar också friska celler, och det vill vi inte."

I en studie publicerad i januari 2022 avNaturkommunikationLiang-teamet utvecklade nya hydrofila nanoantibiotika som liknade små håriga pärlor sammansatta av många hydrofila polymerborstar ympade på silikananopartiklar av olika storlekar. Dessa syntetiska föreningar, som Liangs labb också tillverkar, är designade för att döda bakterier genom membranavbrott, med hjälp av en annan typ av membranombyggnad som skadar bakteriemembran men lämnar däggdjursceller intakta.

Denna studie var den tredje som publicerades av Liang-laboratoriet om nanoantibiotika. Den första och andra artikeln som förklarar designkonceptet för hydrofila nanoantibiotika publicerades av ACS Infectious Disease 2017 och Biomakromolecules 2020. Båda presenterades som omslagsartiklar i sina respektive tidningar och lyftes fram av Chemical & Engineering News.

Beväpnad med de tre publicerade studierna och patentet sa Liang att hans team nu fokuserade på ett tvådelat tillvägagångssätt för att utveckla och förfina nanoantibiotika för användning hos patienter.

Det första fokuset, som Liang beskrev som den vetenskapliga och forskningsmässiga sidan av sina ansträngningar, är att driva på för kliniska prövningar. För att påbörja denna process kommer Liang-labbet att ansöka om ytterligare federala anslag som kommer att stödja djurstudier och så småningom leda till kliniska prövningar på mänskliga patienter.

"Detta är mer forskningen och den akademiska delen av våra ansträngningar," tillade Liang.

Den andra pelaren i Liangs tillvägagångssätt är att arbeta med Texas Tech Universitys Innovation Hub för att stödja kommersialiseringen av hans labbs uppfinning.

"Genom att utnyttja möjligheten till utbildning för kommersialisering av forskning i vår innovationshubb kan vi förhoppningsvis identifiera intresserade parter inom läkemedelsindustrin som kan eller vill samarbeta med oss", sa Liang. "En av våra troliga riktningar är att ansöka om ett Small Business Innovation Research-bidrag (SBIR) för produktion i pilotskala. Det är vår tvådelade strategi."

Liang sa att infektionen utgör en stor utmaning för både frontlinjeläkare och forskare. Det är en utmaning han vill möta genom att använda innovation för att utveckla en ny generation antibiotika.

"Det är vårt mål och vi är på god väg att uppnå det", sa Liang. "Jag kan inte säga att detta är den enda vägen framåt; naturligtvis finns det många olika vägar framåt. Det nya med vårt bidrag är att ta itu med denna utmaning genom att utveckla antibiotika ur en nanoteknisk synvinkel. Det här är en väldigt ny väg framåt, vilket inte är det." väl undersökt och vi är stolta över våra framsteg så här långt.

Källor: