Bakterijų ląstelėms paleisti buvo naudojamas baltymas, kuris suteikia blusas, o laboratorijos rezultatai parodo medžiagos galimybes užkirsti kelią medicininės implanto infekcijai.
RMIT universiteto Australijos tyrėjų, vadovaujamų Australijos tyrėjų, bendradarbiavimo tyrimas yra pirmasis antibakterinių dangų, pagamintų iš rezilino mimetinių baltymų, naudojimas, kad būtų visiškai užkirstas kelias bakterijoms, kad jis būtų pritvirtintas prie paviršiaus.
Tyrimo pagrindinis autorius profesorė Namita Roy Choudhury teigė, kad išvados yra kritinis žingsnis link jų tikslo sukurti protingus paviršius, kurie sustabdo pavojingas bakterijas, ypač antibiotikams atsparius, tokius kaip MRSA, nuo auginimo ant medicinos implantų.
„Šis darbas parodo, kaip šias dangas galima pritaikyti veiksmingai kovojant su bakterijomis – ne tik per trumpą laiką, bet ir galbūt per ilgą laiką“, – sakė ji.
Nepaisant sterilizacijos ir infekcijų kontrolės, bakterijos dažnai randamos ant implantų po operacijos. Tai gali sukelti infekcijas, kurioms reikalingi antibiotikai, tačiau atsparumas antibiotikams tampa vis dažnesnis, reikia naujų prevencinių priemonių.
„Atsparumas antibiotikams paskatino didesnį susidomėjimą savarankiškų medžiagų sritimi ir lengvai paruošti antibakterinius paviršius“,-teigė Choudhury.
„Todėl mes suprojektavome šį paviršių, kad būtų visiškai užkirstas kelias pradiniam bakterijų ir bioplėvelės susidarymo prisirišimui, kad sumažintume infekcijos greitį.”
Choudhury teigė, kad potencialūs pritaikymai gali būti chirurginių įrankių, medicininių implantų, kateterių ir žaizdų padažų purškimo dangos.
Resilinas gelbėti
Resilinas, vabzdžiuose rastas baltymas, yra žinomas dėl savo nepaprasto elastingumo – jis leidžia blusoms šokinėti daugiau nei šimtą kartų savo ūgį mikrosekundėmis, tačiau jis taip pat yra ypač atsparus ir biologiškai suderinamas.
„Dėl šių išskirtinių savybių ir netoksiško pobūdžio yra rezilino ir rezililino mimetinių baltymų, idealiai tinkančių daugeliui programų, kurioms reikalingas lanksčias, patvarias medžiagas ir dangas“,-teigė Choudhury.
„Šios programos svyruoja nuo audinių inžinerijos ir narkotikų pristatymo iki lanksčios elektronikos ir sporto įrangos, tačiau tai yra pirmasis darbas, paskelbtas kaip jo kaip antibakterinės danga.”
Komanda sukūrė keletą formų dangos iš pakitusios rezililino formų, tada išbandė jų sąveiką su E.Coli bakterijomis ir žmogaus odos ląstelėmis laboratorinėmis sąlygomis.
Tyrimas parodė, kaip pakitusios baltymai, turintys nano lašelių formą, vadinamą koakervatais, buvo 100% veiksmingi, kad būtų galima atstumti bakterijas, tuo pačiu gerai integruojant su sveikomis žmogaus ląstelėmis – kritine medicininės implanto sėkmės dalimi.
Tyrimo pagrindinis autorius iš RMIT dr. Nisal Wanasingha teigė, kad aukštas nano lašelių plotas padarė juos ypač gerai bendrauti su bakterijomis ir atstumti.
„Kai jie liečiasi, danga sąveikauja su neigiamai įkrautomis bakterinių ląstelių membranomis per elektrostatines jėgas, sutrikdydama jų vientisumą, todėl ląstelių turinys nutekėjo ir galimas ląstelių mirtis“, – sakė jis.
Wanasingha teigė, kad rezilino pagrindu pagamintos dangos ne tik parodė 100% efektyvumą sustabdant bakterijas nuo pat paviršiaus pritvirtinimo, bet ir pasiūlė keletą pranašumų, palyginti su tradiciniais metodais.
„Skirtingai nuo antibiotikų, kurie gali sukelti atsparumą, mechaninis sutrikimas, kurį sukelia rezililino dangos, gali užkirsti kelią bakterijoms nustatyti atsparumo mechanizmus“, – sakė jis.
„Tuo tarpu natūrali Resilino kilmė ir biologinis suderinamumas sumažina nepageidaujamų reakcijų riziką žmogaus audiniuose ir, būdami baltymai, yra ekologiškesnės nei alternatyvos, pagrįstos sidabro nanodalelėmis.”
Kiti veiksmai
Tyrimo bendraautorius profesorius Naba Dutta teigė, kad Resilino mimetinis baltymas labai reaguoja į dirgiklius ir jo aplinkos pokyčius, todėl jis gali būti pritaikytas daugeliui funkcijų.
„Šie ankstyvieji rezultatai yra labai perspektyvūs kaip naujas būdas padėti pagerinti infekcijų kontrolę ligoninėse ir kitose medicininėse aplinkose, tačiau dabar reikia daugiau tyrimų, kad būtų galima pamatyti, kaip šios dangos veikia prieš platesnes kenksmingų bakterijų asortimentą“, – teigė Dutta.
„Ateities darbas apima antimikrobinių peptidų segmentų pritvirtinimą rekombinantinės resililino imimikos sintezės metu ir įtraukti papildomus antimikrobinius vaistus, siekiant išplėsti aktyvumo spektrą”.
Pereinant nuo laboratorinių tyrimų prie klinikinio naudojimo reikės užtikrinti formulės stabilumą ir mastelį, atlikti išsamius saugos ir veiksmingumo tyrimus, kartu plėtojant prieinamus gamybos metodus plačiai paplitusiam pasiskirstymui, pridūrė jis.
Tyrimas vyko bendradarbiaujant su Nanoskalės biofotonikos ir Australijos branduolinio mokslo ir technologijų organizacijos (Ansto) ARC kompetencijos centru.
Komanda naudojo „Ansto“ Australijos neutronų sklaidos įrenginių centrą ir RMIT universiteto „Micro Nano“ tyrimų įrenginį ir mikroskopijos bei mikroanalizės įrenginius.
Darbą finansavo Australijos Indijos strateginių tyrimų fondas, Australijos branduolinio mokslo institutas ir inžinerijos papildymo magistrantūros tyrimų apdovanojimas (PGRA) ir jį remia Australijos tyrimų taryba.
Nuoroda į informacijos šaltinį