CDC ước tính hơn 2,8 triệu người Mỹ bị nhiễm trùng kháng thuốc kháng sinh mỗi năm. Để giải quyết vấn đề quan trọng này, các nhà nghiên cứu gần đây đã điều tra xem liệu một loạt các hạt nano mới có thể tiêu diệt một số mầm bệnh dẫn đến nhiễm trùng ...
Để giải quyết vấn đề sức khỏe cộng đồng quan trọng và trên toàn thế giới này, một nhóm các nhà nghiên cứu do Tiến sĩ Hongjun (Henry) Liang, từ Trung tâm Khoa học Sức khỏe Đại học Công nghệ Texas (TTUHSC), Khoa Sinh lý Tế bào và Sinh học Phân tử, gần đây đã điều tra xem hoặc không phải một loạt các hạt nano mới có thể tiêu diệt một số mầm bệnh dẫn đến nhiễm trùng ở người mà không ảnh hưởng đến các tế bào khỏe mạnh.
Nghiên cứu, "Các hạt nano ưa nước tiêu diệt vi khuẩn trong khi sinh ra tế bào động vật có vú tiết lộ vai trò kháng sinh của cấu trúc nano", được xuất bản vào ngày 11 tháng 1 bởi Nature Communications . Các thành viên nghiên cứu khác của nhóm Liang, tất cả đều đến từ TTUHSC, bao gồm Yunjiang Jiang, Ph.D., Wan Zheng, Ph.D., Keith Tran, Elizabeth Kamilar, Jitender Bariwal, Ph.D. và Hairong Ma, Ph.D. .
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng tính kỵ nước (khả năng đẩy nước của phân tử) và tính ưa nước (khả năng hút và hòa tan trong nước của phân tử) ảnh hưởng đến tế bào; một chất càng kỵ nước thì phản ứng có hại càng nhiều. Tuy nhiên, Liang cho biết, không có tiêu chuẩn định lượng nào về độ kỵ nước có thể chấp nhận được.
Liang nói: “Về cơ bản, bạn có thể tiêu diệt vi khuẩn khi tăng tính kỵ nước. "Nhưng nó cũng sẽ giết chết các tế bào khỏe mạnh, và chúng tôi không muốn điều đó."
Đối với nghiên cứu của mình, nhóm nghiên cứu của Liang đã sử dụng các hạt nano ưa nước mới được gọi là chất kháng sinh nano được phát triển bởi phòng thí nghiệm của Liang. Về mặt cấu trúc, những chất kháng sinh nano mới lạ này giống như những quả cầu lông nhỏ, mỗi quả cầu bao gồm nhiều chổi polyme ưa nước được ghép vào các hạt nano silica có kích thước khác nhau.
Các hợp chất tổng hợp này, mà phòng thí nghiệm của Liang sản xuất, được thiết kế để tiêu diệt vi khuẩn thông qua sự phá vỡ màng như peptide kháng khuẩn làm, nhưng thông qua một phương thức tái tạo màng khác, làm hỏng màng vi khuẩn chứ không phải tế bào động vật có vú. Peptide kháng khuẩn là một lớp đa dạng của các phân tử lưỡng tính (một phần kỵ nước-một phần kỵ nước), xuất hiện tự nhiên và đóng vai trò là tuyến phòng thủ đầu tiên cho tất cả các sinh vật đa bào. Việc sử dụng trực tiếp các peptide kháng khuẩn làm thuốc kháng sinh bị hạn chế bởi tính ổn định và độc tính của chúng.
(adv)
Đã có những nghiên cứu khác, trong đó các nhà nghiên cứu đã ghép các phân tử lưỡng tính vào các hạt nano, và chúng cũng tiêu diệt vi khuẩn. Tuy nhiên, Liang cho biết vấn đề chính trong việc sử dụng các phân tử lưỡng tính là rất khó đạt được sự cân bằng phù hợp giữa tính kỵ nước và tính ưa nước của chúng để độc tính của các phân tử này đối với tế bào của chúng ta giảm đáng kể.
"Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi loại bỏ sự không chắc chắn đó khỏi phương trình vì chúng tôi bắt đầu với một polyme ưa nước", Liang chỉ ra. "Tính độc tế bào của các chất kỵ nước không còn là vấn đề đáng lo ngại nữa. Bản thân các polyme ưa nước đó, hoặc riêng các hạt nano silica không giết được vi khuẩn; chúng phải được ghép vào cấu trúc nano để có thể tiêu diệt vi khuẩn. Và vì vậy, đây là khám phá quan trọng đầu tiên. "
Nhóm nghiên cứu Liang cũng phát hiện ra rằng mức độ hoạt động của kháng sinh bị ảnh hưởng bởi kích thước của các quả cầu lông, mà theo Liang đây là phát hiện quan trọng thứ hai của nghiên cứu này. Những thiết bị có kích thước từ 50 nanomet trở xuống dường như hoạt động tích cực hơn nhiều so với những thiết bị có kích thước vượt quá 50 nanomet. Liang cho biết những thiết bị đo khoảng 10 nanomet dường như là hoạt động tích cực nhất. (Sử dụng phương pháp tán xạ tia x góc nhỏ của synctron và các phương pháp khác, nhóm Liang có thể giải thích cơ chế phân tử của hoạt tính kháng sinh phụ thuộc vào kích thước.)
Những khám phá này rất quan trọng bởi vì việc sử dụng thuốc kháng sinh nano để tiêu diệt vi khuẩn sẽ tránh được tất cả các cơ chế kháng thuốc đã biết của vi khuẩn trừ khi vi khuẩn cải tạo hoàn toàn con đường tạo màng tế bào của chúng, điều mà Liang nói là không thể.
Liang nhấn mạnh: “Cũng gần như không thể để vi khuẩn phát triển sức đề kháng mới chống lại thuốc kháng sinh nano. "Hơn nữa, khám phá này làm sáng tỏ kế hoạch phát triển các loại kháng sinh mới có thể tiêu diệt vi khuẩn khi tiếp xúc, nhưng vẫn thân thiện với con người vì chúng được sản xuất bằng cách sử dụng các thành phần không độc hại và thân thiện với môi trường thông qua kỹ thuật nano."
Theo Science daily
