Золото может стать неожиданным секретным оружием, необходимым для борьбы с устойчивостью к антибиотикам

Наполнение карманов микробов золотом может стать удобным способом покончить с инфекцией. Однако ученым пока не удается превратить этот самородок знаний в практическое противомикробное средство.

Исследователи из Южного университета науки и технологии и Фуданьского университета в Китае, а также Лидского университета в Великобритании недавно объединили усилия, чтобы переупаковать нанокластеры золота, сделав их более привлекательными для бактерий и менее вредными для нашего организма.

Вплетая золото в две молекулы с контрастными уровнями электростатической липкости, команда создала частицу, способную пробивать бреши в защите многих распространенных бактериальных патогенов, не причиняя вреда окружающим тканям.

На первый взгляд может показаться, что золото не является очевидным средством для уничтожения микробов. Этот тяжелый элемент, уменьшенный до мелкой наноразмерной пыли, способен нанести серьезный урон.

Одним из способов, которым наночастицы золота справляются с этой задачей, является содействие химическим реакциям, в результате которых выделяются кислородные разновидности, способные повредить ДНК. Другой способ - нарушать клеточные мембраны, делая их более проницаемыми для различных токсичных веществ, таких как антибиотики. Они также могут с большой эффективностью поглощать свет лазера, нагревая и поджаривая окружающую их среду.

К сожалению, такие удобные способы очистки от инфекций не всегда отличают бактерии от хозяина, подвергая наши собственные клетки риску от терапии золотыми наночастицами.

Необходим способ стимулировать бактерии забирать как можно больше золота и при этом гарантировать, что наши собственные клетки не сделают то же самое.

В последние годы инженеры манипулируют поведением золотых наночастиц двумя способами.

Первый - это точное управление их размером. Если размер частиц не превышает двух нанометров, они лучше проскальзывают через почки и быстрее выводятся из организма. Поэтому исследователи сосредоточились на ограничении размера своих кластеров до 25 атомов.

Второй способ заключается во включении "липких" химических структур, называемых лигандами, которые придают им различные свойства, позволяющие легко отслеживать частицы или контролировать их форму.

В данном случае, применив положительно заряженный лиганд к кластерам, команда надеялась, что более отрицательно заряженные бактериальные клетки будут притягивать золото, как свитер притягивает кошачью шерсть.

Дальнейшее усовершенствование частиц, чтобы они еще меньше воздействовали на организм хозяина, будет способствовать превращению золотой терапии в клиническую реальность. Но в прошлых исследованиях не удалось укупорить золотые наночастицы чем-то большим, чем лиганд одного типа, поскольку методы интеграции лигандов с разными талантами, как правило, несовместимы.

На этот раз у команды была выигрышная формула, основанная на сочетании положительно заряженного соединения под названием пиридиний и цвиттериона - соединения, имеющего как положительно, так и отрицательно заряженные группы.

Пиридиний помогает сделать золото более привлекательным для бактерий. Цвиттерион был выбран на основе прошлых исследований, которые показали улучшенную стабильность и совместимость с тканями животных.

При тестировании на метициллин-устойчивом Staphylococcus epidermidis (MRSE) увеличенные нанокластеры золота оказали явное влияние на способность бактерий к агрегации. Они также генерировали реактивные формы кислорода и нарушали целостность мембран бактерии.

Что еще лучше, когда бактерия получала дозу различных антибиотиков, ее численность снижалась. В одном случае доза, необходимая для подавления роста MRSE, снизилась более чем в 100 раз.

Испытания на крысах с кожными инфекциями, вызванными MRSE, подтвердили, что наночастицы золота способствуют заживлению, не оставаясь при этом неприятным фактором.

"Систематически регулируя соотношение двух лигандов, мы выявили способ использования нанокластеров золота не только в качестве эффективных антимикробных агентов, но и как механизм усиления действия антибиотиков, которые стали неэффективными из-за лекарственной устойчивости бактерий", - говорит Децзянь Чжоу, инженер-химик из Лидса.

"Это исследование имеет большое значение для того, как мы должны думать о борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам".

Рост устойчивости к антибиотикам является одной из наиболее актуальных проблем современной медицины, угрожающей сделать некоторые из наших самых ценных средств защиты от инфекций бесполезными.

Находить новые способы уничтожения бактерий - это хорошо. Но найти способы сохранить существующие методы лечения было бы огромным облегчением.

Это может стать в буквальном смысле золотой возможностью дать нам второй шанс на защиту от болезней, которые унесли столько жизней за всю историю человечества.

Данное исследование было опубликовано в журнале Chemical Science.