Новая система доставки лекарств высвобождает терапевтический груз только при наличии бактерий

Исследователи из Университета Брауна разработали новый чувствительный материал, способный высвобождать инкапсулированный груз только в присутствии патогенных бактерий. Материал можно использовать для создания повязок на раны, которые быстро реагируют на развивающиеся инфекции, но доставляют лекарство только по требованию.

Разработка особенно актуальна в условиях глобального кризиса устойчивости к антибиотикам, поскольку материал может помочь бороться с инфекциями, одновременно решая проблему резистентности.

Мы создали умную систему доставки лекарств, активируемую бактериями. Наша гипотеза заключается в том, что такие технологии, снижающие количество препарата, необходимое для эффективного лечения, могут также уменьшить как побочные эффекты, так и потенциал развития резистентности.

Новый материал, описанный в журнале ACS Applied Materials and Interfaces, представляет собой гидрогель — гидратированную полимерную сеть. Гидрогели биосовместимы и могут инкапсулировать различные наночастицы или низкомолекулярные терапевтические агенты. Их часто используют в повязках для ран. «Умные» или чувствительные гидрогели становятся перспективной платформой для доставки лекарств. Их можно заставить реагировать на локальную среду — ускоряя или замедляя высвобождение препарата в ответ на температуру, pH или другие факторы.

Для этого нового материала команда разработала гидрогель, чувствительный к β-лактамазам — классу ферментов, выделяемых различными вредоносными бактериями. Присутствие β-лактамаз вызывает деградацию сшитой полимерной сети материала, высвобождая терапевтические наночастицы, удерживаемые внутри.

Интересно, что β-лактамазы являются основной причиной устойчивости к антибиотикам, поскольку они разрушают β-лактамные антибиотики — одни из наиболее часто назначаемых. Но мы взяли этот бактериальный защитный механизм и использовали его против самих бактерий.

В серии лабораторных экспериментов команда показала, что материал действительно чувствителен к β-лактамазам, высвобождая наночастицы только при наличии β-лактамаз или продуцирующих их бактерий. В противном случае материал сохранял груз инкапсулированным. Команда планирует продолжить разработку и тестирование материала, в конечном итоге — в клинических условиях в качестве повязки на рану, способной реагировать на возникающие инфекции.

Мы считаем, что эта разработка действительно имеет потенциал для перевода в клинику. Мы продолжаем работать в этом направлении.