logo

Пользовательского поиска

Sunday 22nd of July 2018

Ученые создали нанокомпозитное покрытие, убивающее устойчивый к антибиотикам MRSA

PDF Печать E-mail
Актуальные темы - Нанотехнологии в медицине и биологии
19.08.2010 21:02

 

 

Взяв за основу фермент, найденный в природе, ученые Политехнического института Ренсселера (Rensselaer Polytechnic Institute) создали наноразмерное покрытие для хирургических инструментов, больничных стен и других поверхностей, которое успешно уничтожает метициллин-резистентный золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus - MRSA), бактерию, ответственную за развитие устойчивых к антибиотикам инфекций.

 

2

 

 

Нанокомпозитная пленка (сканирующий электронный микроскоп). (Image Credit: Rensselaer/Ravindra C.Pangule and Shyam Sundhar Bale)

 

 

«Мы основывались на самой природе», - говорит Джонатан Дордик (Jonathan S. Dordick), профессор химической и биологической инженерии и директор Центра биотехнологии и междисциплинарных исследований (Center for Biotechnology & Interdisciplinary Studies) Политехнического института Ренсселера. «Мы использовали систему, в которой поверхность содержит фермент, безопасный в использовании, не ведущий к развитию резистентности, не вымывающийся в окружающую среду и не засоряющийся клеточным мусором. Контактирующие с такой поверхностью бактерии MRSA погибают».

В экспериментах 100 процентов MRSA в растворе были убиты за время 20-ти минутного контакта с поверхностью, окрашенной латексной краской с таким покрытием.

Новое покрытие сочетает в себе углеродные нанотрубки с лизостафином, существующим в природе ферментом, используемым непатогенными штаммами стафилококковых бактерий для защиты от золотистого стафилококка, включая MRSA. Полученный в результате конъюгат из нанотрубок и фермента можно смешивать с любым количеством отделочных покрытий для поверхностей – в экспериментах его смешивали с обыкновенной латексной краской, используемой в домашних условиях.

В отличие от других антимикробных покрытий оно токсично только для MRSA, не основано на антибиотиках, не выделяет химические вещества в окружающую среду и не забивается с течением времени. Покрытие можно регулярно мыть без потери эффективности и хранить в сухом виде до шести месяцев.

Статья о разработке опубликована в ACS Nano.

Разработка покрытия из нанотрубок и фермента основывается на предыдущих работах, в которых ферменты встраивались в полимеры. В ходе этих исследований Дордик и профессор кафедры химической и биологической инженерии Политехнического института Ренсселера Рави Кейн (Ravi Kane) установили, что ферменты, связанные с углеродными нанотрубками, проявляли большую стабильность и были более плотно упакованы в полимерах, чем не связанные с нанотрубками.

«Если добавить фермент непосредственно в покрытие (например, в краску), он постепенно выделится из него», - объясняет Кейн. «Мы хотели создать стабилизирующую окружающую среду, и нанотрубки позволили нам это сделать».

Установив основы встраивания ферментов в полимеры, ученые переключили свое внимание на их практическое применение.

«Мы задали себе вопрос – существуют ли в природе примеры использования ферментов, проявляющих антибактериальную активность?», - говорит Дордик. Ответ оказался положительным, и ученые сосредоточились на лизостафине, ферменте, секретируемом непатогенными штаммами стафилококка, безвредном для людей и других организмов, способном убивать золотистый стафилококк, включая MRSA, и коммерчески доступном.

«Он очень эффективен. Если положить очень небольшое количество лизостафина в раствор со Staphylococcus aureus, бактерии погибают почти мгновенно», - отмечает Кейн.

Лизостафин работает, сначала связываясь с бактериальной стенкой, а затем расщепляя ее (название фермента происходит от греческого слова «lysis», означающего «растворение», «распад», «ослабление»).

«Лизостафин исключительно избирателен, не эффективен против других бактерий и не токсичен для клеток человека», - добавляет Дордик.

Фермент связан с углеродной нанотрубкой гибкой полимерной связью, что улучшает его способность убивать в MRSA.

«Чем лизостафин более мобилен, тем лучше он выполняет свою функцию», - говорит Дордик.

Ученые успешно протестировали полученные конъюгаты нанотубок с ферментом в Медицинском колледже Олбани (Albany Medical College), где хранятся штаммы MRSA.

«Мы получили очень избирательный агент, который можно использовать в различных средах – красках, покрытиях, медицинских инструментах, дверных ручках, хирургических масках – и он остается стабильным и активным», - говорит Кейн. «Он готов к использованию всегда, когда вам это необходимо».

 

 

Подход, основанный на сочетании ферментов с нанотрубками, демонстрирует более высокие результаты, чем предыдущие попытки использования противомикробных веществ, которые делятся на две категории: покрытия, выделяющие биоциды, и покрытия, проникающие в бактерии.

Покрытия, высвобождающие биоциды, работающие подобно препятствующим морским обрастаниям краскам, имеют вредные побочные эффекты и со временем теряют свою эффективность по мере того, как их активный ингредиент выделяется в окружающую среду.

Покрытия, проникающие в бактерии, использующие амфипатические поликатионы и антимикробные пептиды, имеют свойство засоряться, также теряя свою эффективность.

С покрытием на ферментах, связанных с нанотрубками, не происходит ни того, ни другого.

«Мы потратили довольно много времени, чтобы продемонстрировать, что фермент не выделяются из краски. Просто удивительно, что он так хорошо работает, оставаясь встроенным вблизи ее поверхности», - говорит Дордик.

Литическое действие фермента также означает, что содержимое бактериальных клеток рассеивается или может быть удалено мытьем поверхности.

Кейн также считает, что MRSA не вырабатывает резистентности к естественным ферментам.

«Лизостафин эволюционировал в течение сотен миллионов лет, поэтому золотистому стафилококку трудно ему противостоять», - говорит Кейн. «Мы же воспользовались интересным механизмом, используемым такими ферментами».

 

3
(Рисунок с сайта pubs.acs.org)

 

Инфекции, вызываемые устойчивыми к антибиотикам возбудителями, такими как метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA), являются одной из основных причин госпитализации и смертности. Чтобы решить эту проблему, ученые создали антимикробные покрытия, включающие в себя конъюгаты углеродных нанотрубок и ферментов, которые чрезвычайно эффективны по отношению к резистентным к антибиотикам возбудителям. В частности, они включили конъюгаты углеродных нанотрубок и лизостафина, разрушающего стенки клеток фермента, в пленки, чтобы придать им бактерицидные свойства по отношению к Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis. Такие основанные на ферментах композиты эффективно убивают MRSA без выделения фермента в раствор. Кроме того, пленки пригодны для повторного применения и стабильны при сухом хранении в течение месяца. Пленки с таким составом могут использоваться для предотвращения роста патогенных и устойчивых к антибиотикам микроорганизмов на различных поверхностях в условиях стационара.

 

 

По материалам

Rensselaer Polytechnic Institute Researchers Develop Coating That Safely Kills MRSA on Contact

 

Аннотация к статье: Antistaphylococcal Nanocomposite Films Based on Enzyme−Nanotube Conjugates

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday215
mod_vvisit_counterYesterday1222
mod_vvisit_counterThis week215
mod_vvisit_counterLast week7705
mod_vvisit_counterThis month20331
mod_vvisit_counterLast month29238
mod_vvisit_counterAll days4054777

We have: 54 guests, 6 bots online
Your IP: 54.224.83.221
 , 
Today: Июл 22, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.