Ново проучване може да помогне в борбата с бактериалните инфекции без антибиотици

Изследователи от Института по нанонаука и технологии на Мохали са открили нов начин за лечение на резистентни към лекарства бактериални инфекции – чрез предизвикване на самоунищожение в бактериите

Когато бактериите бяха изложени на променливо магнитно поле, имаше бързо повишаване на температурата, достатъчно високо, за да ги унищожи Представително изображение: iStock

Въпреки че на пазара се предлагат много мощни антибиотици, нашата безразборна употреба ги направи безполезни при лечението на няколко често срещани бактериални инфекции. Бактериите са мутирали и са разработили интелигентни техники, за да победят ефекта на лекарствата. Сега учените активно проучват алтернативни методи за борба с резистентни към лекарства бактериални щамове, един от които е базираният на нанотехнологиите подход.

Изследователи от Института по нанонаука и технологии (INST), Мохали, откриха нов начин за лечение на резистентни към лекарства бактериални инфекции: чрез предизвикване на самоунищожение в бактериите.

Случайно откритие

Този нов метод на лечение произтича от откритието, на което те се натъкнаха. Те открили, че някои силно инфекциозни бактерии синтезират магнитни наночастици в клетките си. „Възползвайки се от това свойство, ние раздвижихме наночастиците с променливо магнитно поле, за да генерираме хипертермия (излишна топлина) в бактериите“, каза проф. Дийпа Гош, главен изследовател на изследването. India Science Wire. Резултатите от проучването показват, че предизвиканата топлина унищожава 70-80% от бактериите, намалявайки инфекцията.

Прочетете също: Как учените предлагат да се борят с резистентните към лекарства бактерии, да пропуснат антибиотиците

Точно като хората и другите животни, бактериите също изискват желязо и цинк за своя растеж и развитие. Инфекциозните бактерии се доставят от тялото на гостоприемника. Имунната система на гостоприемника не позволява на нахлуващите бактерии да получат достъп до тези метали чрез „хранителен имунитет“ – тоест чрез свързване на тези метали със специфични протеини или съхраняването им в специализирани отделения, така че бактериите да нямат достъп до тези метали.

Въпреки това, бактериите, причиняващи инфекции, са разработили стратегии за придобиване на тези метали от други източници в тялото. Например, те отделят протеини, наречени сидерофори, които се захващат за хемоглобина в кръвта ни, извличат желязото от хемоглобина и съхраняват излишните метали за бъдеща употреба.

Екипът на проф. Гош изследва няколко устойчиви на лекарства вирулентни бактериални щамове като напр S. aureus, E. coli, P. aeruginosa, A. baumannii, K. pneumoniae, да назовем няколко, получени от заразени пациенти. По време на лабораторните си експерименти те с изненада забелязаха, че тези бактерии съхраняват желязо и цинк в малки магнитни частици с размер 10-20 нанометра вътре в клетката си, което преди е било неизвестно.

„Подобен биосинтез на магнитни наночастици се наблюдава само във водни бактерии, наречени магнитотактични бактерии, които те използват като магнитен компас за навигация във водите“, каза проф. Гош.

Допълнителни експерименти заключават, че наночастиците на инфекциозните бактерии са цинкови ферити с магнитни свойства и са привлечени от външен магнит.

Използване на външно магнитно поле

От по-ранните си изследвания върху раковите клетки, екипът на проф. Гош забеляза, че раковите клетки също образуват магнитни наночастици от цинк и желязо. Тези ракови клетки могат да бъдат унищожени чрез предизвикване на хипертермия чрез излагане на клетките на външно променливо магнитно поле.

„Искахме да видим дали можем да предизвикаме подобен отговор в бактериите чрез разклащане на техните вътрешно синтезирани наночастици“, каза проф. Гош.

Те характеризираха бактериалните наночастици и потвърдиха техните магнитни свойства с помощта на съвременни инструменти. Когато бактериите бяха изложени на променливо магнитно поле, те наблюдаваха бързо повишаване на температурата, което потвърди, че наночастиците могат да произвеждат топлина. Външното магнитно поле караше наночастиците да се движат напред-назад след външното променливо магнитно поле, създавайки загуба на енергия, която се разсейва като топлина. Топлината се повишава в температурата на околната среда с почти 4-5 градуса по Целзий. „Когато се преведе в микросредата на бактериалната клетка, повишаването на температурата е достатъчно високо, за да ги унищожи“, обясни проф. Гош.

Прочетете също: Микробите, причиняващи болести, убиват хора, а антибиотиците не помагат

Окуражен от резултатите, екипът повтори своите експерименти с клинични проби от заразена тъкан, съдържащи бактерии, за които е известно, че са резистентни към антибиотици от ново поколение като ципрофлоксацин, цефотаксим, амикацин, имипенем и меропенем. Те излагат заразената тъкан на 30-минутно магнитно поле от 347 kHz (безвреден диапазон за хората). Те открили, че предизвиква достатъчно топлина, която убива 70-80 процента от бактериите.

Отваряне на нови пътища

Благоприятният изход потвърди техните резултати, че бактериите в пробите показват значителна чувствителност към магнитното поле. „Нашето проучване отваря нови пътища за лечение на бактериални инфекции без антибиотици“, каза проф. Гош. Екипът разширява изследванията си за лечение на костни инфекции, при които е необходимо по-дълбоко проникване на магнитното поле. Засега те са патентовали своя метод и проучват прототипи за лечение на рани от диабетно стъпало.

Екипът включваше Свати Каушик, Джиджо Томас, Винита Панвар, Прити Муругесан, Виани Чопра, Навита Салария, Рупали Сингх, Химадри Шекар Рой, Раджеш Кумар, Викас Гаутам и Дипа Гош. Резултатите бяха публикувани в списанието Наномащаб.

!function(f,b,e,v,n,t,s)
{if(f.fbq)return;n=f.fbq=function(){n.callMethod?
n.callMethod.apply(n,arguments):n.queue.push(arguments)};
if(!f._fbq)f._fbq=n;n.push=n;n.loaded=!0;n.version=’2.0′;
n.queue=[];t=b.createElement(e);t.async=!0;
t.src=v;s=b.getElementsByTagName(e)[0];
s.parentNode.insertBefore(t,s)}(window, document,’script’,
‘https://connect.facebook.net/en_US/fbevents.js’);
fbq(‘init’, ‘839168660236695’);
fbq(‘track’, ‘PageView’);

!function(f,b,e,v,n,t,s)
{if(f.fbq)return;n=f.fbq=function(){n.callMethod?
n.callMethod.apply(n,arguments):n.queue.push(arguments)};
if(!f._fbq)f._fbq=n;n.push=n;n.loaded=!0;n.version=’2.0′;
n.queue=[];t=b.createElement(e);t.async=!0;
t.src=v;s=b.getElementsByTagName(e)[0];
s.parentNode.insertBefore(t,s)}(window, document,’script’,
‘https://connect.facebook.net/en_US/fbevents.js’);
fbq(‘init’, ‘656934415621129’);
fbq(‘track’, ‘PageView’);

Leave a Comment