Cercetătorii de la Universitatea Palacky din Olomouc și Universitatea Tehnică din Ostrava, în colaborare cu colegi din China, au descoperit o metodă revoluționară pentru dezvoltarea unei noi generații de antibiotice. Aceste antibiotice nu doar că combate o gamă largă de bacterii, ci și previn eficient dezvoltarea rezistenței bacteriene.
Foto: Freepik @sajib191001
Prin utilizarea ingineriei atomice, cercetătorii au transformat manganul - un element esențial pentru sănătatea umană - într-un antibiotic puternic, încorporându-l în structura grafenului chimic modificat.
Testele efectuate pe animale au demonstrat potențialul semnificativ al acestui material, în special în terapiile localizate, precum vindecarea rănilor.
Descoperirea a fost publicată în prestigioasa revistă Advanced Materials, iar echipa a depus o cerere de patent european pentru a-și proteja inovația.
"Materialul pe care l-am dezvoltat ucide și inhibă cu succes creșterea tuturor bacteriilor pe care le-am studiat, inclusiv a agenților patogeni foarte rezistenți. Acesta funcționează la concentrații scăzute, care sunt complet inofensive pentru celulele umane.
În plus, bacteriile nu pot dezvolta rezistență la acesta, abordând astfel una dintre cele mai presante provocări ale medicinei moderne. Aceste rezultate promițătoare poziționează antibioticele atomice pentru utilizarea practică în viitorul apropiat”, a declarat Radek Zbořil, fizico-chimist și autor al conceptului de cercetare, care lucrează la Institutul ceh de cercetare și tehnologie avansată (CATRIN UP) și la Centrul pentru tehnologii energetice și de mediu (CEET) din cadrul VSB-TUO.
Un atac frontal cu mangan
Materialul dezvoltat de cercetători reușește să omoare și să inhibe creșterea tuturor bacteriilor studiate, inclusiv patogenii extrem de rezistenți.
"Am ales să țintim una dintre cele mai puternice apărări ale bacteriilor - carbohidrații din pereții și membranele lor celulare, care sunt esențiali pentru supraviețuirea lor. Acești carbohidrați joacă un rol protector, facilitează transferul de substanțe, permit comunicarea cu mediul și servesc drept rezerve de energie.
Prin legarea chimică a manganului la grupuri specifice de carbohidrați, am suprimat aceste funcții critice, provocând în cele din urmă moartea celulelor.
Purtătorul de grafen joacă un rol esențial prin asigurarea transmiterii ionilor de mangan la suprafața bacteriei, ceea ce permite un atac chimic direct asupra moleculelor de carbohidrați", a explicat Zbořil.
În dezvoltarea acestui antibiotic, oamenii de știință s-au bazat pe expertiza lor în chimia grafenului și ingineria atomică, domenii pe care le-au studiat pe larg în ultimii ani.
De această dată, ei au utilizat un derivat de grafen îmbogățit cu atomi de oxigen șiazzot, încorporând chimic manganul - un metal de tranziție implicat în metabolism, formarea oaselor, reglementarea nivelului de zahăr din sânge și protecția celulară împotriva stresului oxidativ.
Eficiență împotriva bacteriilor rezistente
Noul material prezintă o eficacitate remarcabilă împotriva bacteriilor pe care antibioticele existente se luptă să le combată.
"Am observat un efect bactericid excelent împotriva tuturor bacteriilor din grupul ESCAPE, care include agenți patogeni bacterieni foarte rezistenți.
Aceste bacterii sunt deosebit de periculoase deoarece sunt rezistente la antibioticele convenționale, ceea ce complică tratamentul și crește riscul de infecții grave, în special în mediul spitalicesc.
Antibioticul atomic a fost singurul agent care s-a dovedit eficient împotriva tuturor bacteriilor rezistente, comparativ cu antibioticele comerciale”, a declarat David Panáček, primul autor al lucrării.
Cercetătorii au testat efectul antibioticului atomic nu doar în medii de laborator, ci și pe modele de șoareci în colaborare cu colegii lor chinezi.
"În testele in-vivo, infecțiile cutanate cauzate de tulpinile rezistente de Staphylococcus aureus (stafilococ auriu) s-au vindecat rapid și eficient, cu toși markerii inflamației semnificativ reduși. Acum luăm în considerare utilizarea sa pentru bandaje sau tratamente antibacteriene pe suprafețele materialelor artificiale", a adăugat Milan Kolar, microbiolog.
Antibiotice atomice deschid noi posibilități
Ehipa de cercetare intenționează să continue exploararea potențialului materialului pentru tratamente antibiotice sistemice.
"Anumite infecții grave sunt acum imposibil de tratat cu antibiotice existente, iar sepsisul bacerian devine o cauză tot mai frecventă de deces. Ne propunem să testăm eficient antibioticeor atomice în tratarea celor mai severe boli bacteriene", a adăugat Kolar.
Conform Organizației Națiunilor Unite, dacă rezistența bacteriană continuă să crească cu viteză actuală, până în 2050 infecțiile netratabile cauzate de bacterii rezistente la mai multe medicamente ar putea deveni cauza principală de deces la nivel mondial.
Aceste așa-numite "superbacterii" reprezintă o amenințare globală, necesită dezvoltarea de noi agenți antibaterieni care să ocolească mecanisemele de apărare pe care bacteriile le folosesc pentru a se proteja.
Această cercetare evidențiază potențialul neexplorat al ingineriei atomice în abordarea uneia dintre cele mai urgente provocări științifice și sociale ale umanității.
Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți DCMedical și pe Google News
Te-a ajutat acest articol?
Urmărește pagina de Facebook DCMedical și pagina de Instagram DCMedical Doza de Sănătate și accesează mai mult conținut util pentru sănătatea ta, prevenția și tratarea bolilor, măsuri de prim ajutor și sfaturi utile de la medici și pacienți.
