Virüs Benzeri Nanoparçacıklar, İlaca Dirençli Bakteri Yok Edebilir. Virüse benzer polimer nanoparçacıkları, yeni bir çalışmaya göre (ACS Infect. Dis. 2017, DOI: 10.1021 / acsinfecdis.7b00076) insan hücrelerini koruyarak, antibiyotiğe dirençli bakteriler de dahil olmak üzere farklı bakteri türlerini hedefleyebilir ve öldürebilir. Dahası, bu polimer nanoparçacıklarının boyut ve şeklini ayarlamak, bunların potansiyelini değiştirir. Çalışma, antibiyotik direncinden kaçınılırken enfeksiyonlarla savaşabilecek yeni bir antimikrobik sınıfına doğru atılmış bir adımı temsil edebilir.
Antibiyotiğe dirençli süper bakterilerin yükselişi ciddi bir sağlık sorunu haline geldi. Konvansiyonel antibiyotikler, çeşitli bakteri öldürme stratejileri uygularlar. Fakat bakteriler ilaçları kimyasal olarak değiştirerek, hedeflerini farklılaştırarak veya ilaçı hücre dışına pompalayarak direnç geliştirebilirler.
Dolayısıyla bilim adamları, bu direnç mekanizmalarından kaçınan ve bakterileri fiziksel olarak koparan antimikrobik maddeleri geliştirmeye çalışıyorlar. Çoğu peptidler ile çalışıyor. Bu pozitif yüklü amfifilik peptidler negatif yüklü lipid moleküllerine sıkıca bağlanır, zarları koparır ve hücrelerin parçalamasını sağlar. Bazı araştırmacılar, peptidleri taklit eden polimerleri sentezlerken, peptidlerin dışına antimikrobiyal nanoparçacıklar yapmaya çalışırlar. Ancak, bu gibi peptitlerin hidrofobik kısımları, yeni antibiyotikler olma potansiyelini sınırlayan memeli hücrelerinin zarlarını da bozabilir.
Texas Tech Üniversitesi’nden Hongjun Liang, bakteriyofajların ( bakterileri taklit eden küçük parçalar ) antimikrobik peptidleri daha seçici hale getirebilecek bazı stratejiler sunabileceğini düşünüyordu. Tüylü yüzeyleri olan bu virüsler spesifik bakterileri hedef alır ve hücrelere nüfuz ederek kendilerini bulaştırır. Liang, “Faj nanoyapılarının oynadığı rolü merak ettik” diyor.
Araştırmacılar, bakteriyofajlardan üç farklı polimer nanoparçacık yaptılar, 8 nm genişliğinde bir küre ve sırasıyla 18 nm ve 70 nm uzunluğunda 7-nm genişliğinde iki çubuk şekilli parçacıklardır. Pozitif yüklü, hidrofilik poli (4-vinil-N-metilpiridinyum iyodür) oluşan yüzlerce tüy içeren bir polimer merkez içeren parçacıklar inşa ettiler. Ekip, sadece hidrofilik tüylerin kullanılmasıyla, antimikrobiyal peptitlerin memeli hücrelerine toksisitesinden kaçınmayı umdu.
Ekip parçacıkların antibiyotik potansiyelini negatif Escherichia coli bakterileri, pozitif Staphylococcus aureus ve çeşitli çok ilaca dirençli bakterilerin yanı sıra parçacıkların insan hücrelerine olan toksisitesi üzerinde test etti.
Küresel parçacıklar en iyi şekilde çalıştı, hem pozitif hem de negatif bakterilerin % 99.9’unu öldürdü. Çok ilaca dirençli Pseudomonas aeruginosa bakterilerine karşı, bu mikropları çıkarmak için sadece 2 ug / ml’yi gerektiren belirgin bir potansiyel gösterdi.
Çubuk şekilli nanopartiküller (orta) ile inkübe edilen Escherichia coli hücreleri (solda) küresel nanoparçacıklara maruz kalanlardan (sağda) daha az hasar görürler.Daha uzun parçacıklar daha düşük antibakteriyel aktivite gösterdi. Bununla birlikte, negatif bakteriler için pozitif bakterilerden daha ölümcül idi. Bunun nedeni, pozitif bakterileri kapsayan peptidoglikan tabakasının kalın olması ve 5 ila 50 nm çaplı gözeneklere sahip olması ve daha uzun çubukların geçememesidir. Ancak çubuklar, negatif bakterilerin ince, dıştaki lipid membranına zarar verebilir. Liang, “Dolayısıyla, nanobütün yapısının boyut ve şeklini değiştirerek antibiyotik aktivitesini ayarlayabiliriz”, diyor.
Antimikrobiyal peptidlerin veya sentetik taklitçilerin aksine, bu polimer parçacıkları insan hücreleri için ölümcül değildir.
Bakteriyel membranlar fosfoetanolamin lipidlerinden zengindir, bu nedenle bu moleküller kolayca kıvırır ve ince nanopartikül kılları çevreler, membranı süzer ve hücrenin patlamasına neden olur. Bu arada, insan hücreleri esas olarak düz fosfokolin lipidlerinden yapılır. Parçacıklar, daha katı zarları parçalayamaz çünkü şekillerinin değiştirilmesi çok fazla enerjiye mal olur.
Houston Üniversitesi’nden Jacinta C. Conrad, antimikrobiyaller için heyecan verici yeni bir yaklaşım olduğunu söylüyor. Kimyasal toksisite ile uğraşmak yerine, araştırmacılar virüslerin doğal yapısını taklit ettiler ve güçlü, seçici bir antimikrobiyal özellik gösterdiler.
Liang “Şu an bu parçacıklar “pratik klinik standartları karşılamaktan uzak”, diye belirtiyor ve daha biyouyumlu ve biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerden oluşan nanoyapılar tasarlaması gerektiğini söylüyor. “Çizim tahtasına dönüp titiz güvenlik testlerinden geçme şansına sahip bir şey bulmalıyız.”
Parçacıklar eninde sonunda antibiyotik direncinin önüne geçen enfeksiyonlara karşı güvenli, hedefe yönelik tedavilere yol açabilir.
Kaynak : ACS
