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L'obiettivo molecolare dei trapani e distrugge i superbugs micidiali

I trapani molecolari hanno guadagnato la capacità di mirare e distruggere ai batteri micidiali che hanno evoluto la resistenza a quasi tutti gli antibiotici. In alcuni casi, i trapani rendono gli antibiotici efficaci ancora una volta.

I ricercatori alla Rice University, alla Texas A&M University, all'università di Biola ed all'università di Durham (Regno Unito) hanno indicato che le molecole motorizzate sviluppate nel laboratorio del riso del giro di James del chimico sono efficaci ad uccidere i microbi resistenti agli antibiotici in pochi minuti.

“Questi superbugs potrebbero uccidere 10 milione di persone all'anno da ora al 2050, modo che sorpassa cancro,„ il giro ha detto. “Questi sono batteri di incubo; non rispondono a qualche cosa.„

I motori mirano ai batteri e, attivato una volta con indicatore luminoso, alla tana con i loro esterni.

Mentre i batteri possono evolversi per resistere agli antibiotici chiudendo gli antibiotici a chiave fuori, i batteri non hanno difesa contro i trapani molecolari. Gli antibiotici capaci di passare attraverso le aperture fatte tramite i trapani sono ancora una volta letali ai batteri.

I ricercatori hanno riferito i loro risultati nel giornale ACS della società di prodotto chimico americano nano.

Il giro e l'amico di Robert, un collega di ricerca universitaria della società reale a Durham ed il co-author di nuovo documento, hanno introdotto i trapani molecolari per l'alesaggio attraverso le celle nel 2017. I trapani sono molecole paddlelike che possono essere spinte per filare a 3 milione rotazioni al secondo una volta attivate con indicatore luminoso.

Le prove dal laboratorio del Texas A&M dello scienziato Jeffrey Cirillo del cavo e di ex ricercatore Richard Gunasekera del riso, ora a Biola, efficacemente hanno ucciso i pneumoniae della klebsiella in pochi minuti. Le immagini microscopiche dei batteri mirati a hanno mostrato dove i motori avevano perforato tramite le pareti cellulari.

“I batteri non hanno appena un doppio strato lipidico,„ il giro ha detto. “Hanno due doppii strati e proteine con gli zuccheri che li collegano, in modo dalle cose non passano attraverso normalmente queste pareti cellulari molto robuste. Ecco perché questi batteri sono così duri da uccidere. Ma non hanno modo da difendere contro un commputer come questi trapani molecolari, poiché questo è un atto meccanico e non un effetto chimico.„

I motori egualmente hanno aumentato la predisposizione di polmonite del K. a meropenem, una droga antibatterica a cui i batteri aveva sviluppato la resistenza. “A volte, quando i batteri capisce una droga, non la lascia dentro,„ il giro ha detto. “Altre volte, batteri sconfiggono la droga lasciandola dentro e disattivandola.„

Ha detto che il meropenem è un esempio del precedente. “Ora possiamo ottenerlo tramite la parete cellulare,„ il giro ha detto. “Questo può inforndere nuova vita ad antibiotici inefficaci usando congiuntamente ai trapani molecolari.„

Gunasekera ha detto le colonie batteriche mirate a con una piccola concentrazione di nanomachines da solo uccisi fino ad un massimo di 17% delle celle, ma quello è aumentato a 65% con l'aggiunta di meropenem. Dopo ulteriori motori saldanti e l'antibiotico, i ricercatori potevano uccidere 94% dell'agente patogeno polmonite-causante.

Il giro ha detto che i nanomachines possono vedere il loro impatto più immediato nel trattamento delle infezioni dell'interfaccia, della ferita, del catetere o dell'innesto causate dai batteri -- come lo staphylococcus aureus MRSA, la klebsiella o le pseduomonas -- ed infezioni intestinali. “Sull'interfaccia, nei polmoni o nel tratto di GI, dovunque possiamo introdurre una sorgente luminosa, possiamo attaccare questi batteri,„ ha detto. “O uno ha potuto fare attraversare il sangue una casella esterna luminoso contenente e poi nuovamente dentro l'organismo per uccidere i batteri sangue-sopportati.„

Siamo molto interessati nel trattamento delle infezioni dell'innesto e della ferita inizialmente. Ma abbiamo modi consegnare queste lunghezze d'onda di indicatore luminoso alle infezioni del polmone che causano le numerose mortalità da polmonite, da fibrosi cistica e dalla tubercolosi, in modo da egualmente svilupperemo i trattamenti respiratori di infezione.„

Jeffrey Cirillo, scienziato del cavo

Gunasekera ha notato i batteri vescica-sopportati che causano le infezioni di apparato urinario possono anche essere mirati a.

Il documento è uno di due pubblicati dal laboratorio di giro questa settimana che avanzano la capacità dei nanomachines microscopici di trattare la malattia. Nell'altro, che comparisse in ACS ha applicato le interfacce dei materiali, i ricercatori a riso ed il centro del Cancro di Anderson di MD dell'università del Texas mirato a ed ha attaccato i campioni del laboratorio delle celle di cancro del pancreas con i commputer che rispondono a visibile piuttosto che la luce ultravioletta precedentemente usata. “Questo è un altro grande avanzamento, poiché l'indicatore luminoso visibile non danneggierà tan le celle circostanti,„ giro ha detto.

Source:
Journal reference:

Galbadage, T., et al. (2019) Molecular Nanomachines Disrupt Bacterial Cell Wall, Increasing Sensitivity of Extensively Drug-Resistant Klebsiella pneumoniae to Meropenem. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.9b07836.