Новый гидрогель использует один из главных механизмов антибиотикорезистентности против самих бактерий
Даже самые современные повязки обычно работают одинаково: они постоянно выделяют антимикробное вещество независимо от того, есть инфекция или нет. Американские исследователи предложили другой подход. Они создали гидрогель, который остается практически «спящим», пока не обнаружит фермент, вырабатываемый опасными бактериями. После этого повязка начинает разрушаться и точечно высвобождает антибиотик прямо в очаг инфекции. Исследование показало полное устранение инфекции у мышей после однократного применения.
 |
| Гидрогель остается стабильным до появления бактериального фермента, после чего запускает локальное высвобождение антибиотика. |
Почему хронические раны становятся все более опасными
Инфицированные раны остаются одной из самых сложных проблем современной медицины. Ситуацию усугубляет рост антибиотикорезистентности.
Особенно часто врачи сталкиваются с бактериями, которые вырабатывают ферменты β-лактамазы. Именно они позволяют микроорганизмам разрушать многие популярные антибиотики еще до того, как препараты успевают подействовать. К таким возбудителям относятся, например, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae и некоторые штаммы Staphylococcus aureus.
Парадокс заключается в том, что сам механизм устойчивости бактерий может стать их слабым местом.
Как работает «умная» повязка
Исследователи встроили в структуру гидрогеля специальный химический мостик, созданный на основе цефалоспоринов.
Когда бактерия выделяет β-лактамазу, фермент расщепляет этот мостик. В результате гидрогель начинает разрушаться и высвобождает содержащиеся внутри липосомы с антибиотиком ципрофлоксацином. Если фермента нет — препарат остается запертым внутри материала.
Проще говоря, повязка не лечит заранее. Она ждет появления характерного бактериального сигнала и реагирует только тогда, когда инфекция действительно присутствует.
Момент осознания: ученые использовали антибиотикорезистентность как триггер лечения
На протяжении десятилетий β-лактамазы рассматривались исключительно как проблема.
Эти ферменты помогают бактериям выживать под действием антибиотиков и являются одной из причин появления устойчивых инфекций.
Авторы исследования фактически перевернули ситуацию. Вместо борьбы с β-лактамазой они сделали ее «ключом», который запускает доставку лекарства. Чем активнее бактерия использует свой защитный механизм, тем быстрее гидрогель высвобождает антибиотик.
Это редкий пример технологии, где фактор антибиотикорезистентности превращается в инструмент лечения.
Почему это отличается от других «умных» материалов
Ранее ученые создавали гидрогели, реагирующие на кислотность, воспаление или активные формы кислорода.
Проблема в том, что такие изменения могут происходить и во время нормального заживления раны.
В новом исследовании гидрогель практически не реагировал на коллагеназы, липазы, гиалуронидазы, фосфолипазы, эластазы и другие факторы, присутствующие в тканях. Разрушение происходило именно под действием β-лактамаз.
Это делает систему значительно более избирательной.
Что показали эксперименты на животных
В модели инфицированной кожной раны у мышей использовали Pseudomonas aeruginosa — одного из наиболее проблемных возбудителей госпитальных инфекций.
После однократного нанесения гидрогеля ученые наблюдали быстрое снижение бактериальной нагрузки. Уже через два дня сигнал инфекции практически исчез, а к окончанию эксперимента бактерии в тканях не обнаруживались вовсе.
Для сравнения использовалась коммерческая серебросодержащая гидрогелевая повязка.
Она первоначально уменьшала количество бактерий, однако затем инфекция возвращалась. В группе нового гидрогеля исследователи получили полную эрадикацию инфекции и более качественное заживление тканей.
Еще один важный результат касается антибиотикорезистентности
Любое устройство, содержащее антибиотик, вызывает закономерный вопрос: не будет ли оно способствовать появлению новых устойчивых бактерий?
Авторы специально проверили этот риск.
В течение десяти циклов они подвергали бактерии воздействию гидрогеля в условиях, когда система не должна была активироваться. За это время роста устойчивости к ципрофлоксацину не произошло. В то же время воздействие субтерапевтических доз свободного антибиотика быстро приводило к развитию резистентности.
Это один из наиболее интересных результатов работы.
Получается, что отсутствие постоянного выделения антибиотика может не только повысить эффективность лечения, но и уменьшить селекцию устойчивых штаммов.
До клиники еще есть путь
Несмотря на впечатляющие результаты, речь пока идет о доклиническом исследовании.
Работа проводилась на мышах и в моделях инфицированной кожи свиней. Авторы подчеркивают необходимость дальнейших испытаний на хронических ранах, биопленках и клинических изолятах бактерий. Кроме того, предстоит проверить возможность использования других антибиотиков и комбинированных схем терапии.
Тем не менее сама концепция выглядит весьма перспективной.
Вместо постоянного воздействия на ткани и микрофлору система действует только тогда, когда получает подтверждение наличия инфекции.
Данная публикация предназначена для специалистов здравоохранения и участников фармрынка. Аналитические выводы редакции носят информационный характер и не являются призывом к самолечению или заменой очной консультации врача. При работе с лекарственными препаратами необходимо руководствоваться официальной инструкцией и мнением профильного специалиста. Полный текст дисклеймера.