Всемирная организация здравоохранения обозначила быстрое появление бактерий, устойчивых к антибиотикам, или "супербактерий", как глобальную угрозу и призвала к срочной разработке новых антибиотиков. "Катионные полимеры" являются одним из перспективных классов биоактивных агентов, которые могут быть использованы в этом контексте для уничтожения бактерий.
Для ответа на эту "срочную" потребность в новых антибиотиках профессор Джессика Шиффман и доктор Эмили Дип из химико-технологического факультета UMass Amherst оценили терапевтический потенциал новых "дизайнерских" катионных полимеров, которые были созданы химиками в Техасском университете A&M.
Могут помочь в борьбе с растущей угрозой общественному здоровью
Шиффман и доцент Квентин Мишодель из Техасского университета A&M являются соавторами этой работы. В то время как Шиффман руководила микробиологическими испытаниями на этом кампусе, чтобы продемонстрировать, что эти новые катионные полимеры могут бороться с опасными супербактериями, команда Мишоделя использовала органическую химию для синтеза новой семьи настраиваемых катионных полимеров. Дополнительную поддержку предоставила команда доктора Рэйчел Леттери (в Университете Вирджинии), которая помогла характеризовать полимеры. Нейтан Уильямс и доктор Жан-Филипп Пеллоис (оба из Техасского университета A&M) оценили токсичность полимеров в отношении красных кровяных телец.
Междисциплинарная группа исследователей опубликовала статью об этой новаторской работе по антибактериальным катионным полимерам в выпуске от 11 декабря 2023 года журнала "Proceedings of the National Academy of Sciences".
Согласно статье в DesignNews от 17 января, группа исследователей синтезировала новые полимеры. После этого они протестировали эти полимеры на бактериях, устойчивых к антибиотикам. Эти бактерии являются источником опасных инфекций. Они протестировали против метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA) и кишечной палочки.
Работая на стыке материаловедения и микробиологии, член лаборатории Шиффман и недавний доктор наук Эмили Дип разработала анализы. Эти анализы использовались для оценки того, сколько катионных полимеров необходимо для уничтожения двух штаммов бактерий. Анализы также оценивали чувствительность клинически значимых бактерий к полимерам.
В качестве предыстории этого пионерского исследования, статья в DesignNews утверждала, что катионные полимеры "могут помочь бороться с растущей угрозой общественному здоровью". Эта угроза может сделать даже обычные травмы и инфекции смертельными. Она вызывает несколько миллионов инфекций в год, согласно данным Центров по контролю и профилактике заболеваний.
Материалы нового поколения улучшают здоровье человека и окружающую среду
В статье DesignNews говорится, что "поскольку развитие бактерий, устойчивых к антибиотикам, является такой проблемой, особенно в больничных и уходовых условиях, ученые уже разработали некоторые материалы, которые могут бороться и даже убивать бактерии. Однако эти материалы часто способствуют у бактерий тенденции к развитию устойчивых штаммов, что затрудняет борьбу с будущими инфекциями, вызванными микроорганизмами."
По словам Мишоделя, "новые полимеры, которые мы синтезировали, могут помочь бороться с антибиотикорезистентностью в будущем, предоставляя антибактериальные молекулы, которые действуют по механизму, против которого бактерии, кажется, не развивают устойчивость."
Как объяснила Шиффман о своей исследовательской группе на кафедре химико-технологического факультета, "миссия нашей лаборатории - использовать принципы зеленой инженерии для разработки материалов нового поколения, которые улучшают здоровье человека и окружающую среду. Специализируясь также на понимании взаимодействия бактерий с различными химическими веществами и поверхностями, мы можем создавать материалы, убивающие бактерии, отталкивающие их или способствующие их жизнедеятельности."
Шиффман добавила, что "это важно, потому что, хотя некоторые бактерии вызывают вредные инфекции, другие играют полезную роль в теле и окружающей среде. Поэтому мы создаем материалы для постоянно меняющегося мира: от гидрогелей, устойчивых к загрязнению, до долговечных мембран для производства чистой воды, до тканей, доставляющих пробиотики и многое другое!"