Пластиковые бутылки как сырьё для противогрибкового лекарства

Ежегодно в отходы отправляется 2,5 млн т пластиковых бутылок на основе полиэтилентерефталата (ПЭТ). Накал страстей вокруг этого таков, что в нескольких странах эти изделия попросту запрещены; все прочие вкушают прелести нарастающих эверестов предельно неторопливо деградирующего мусора...

...Между тем ПЭТ может послужить исходным материалом для создания инновационных лекарств!

Исследователи из IBM и Института биоинжиниринга и технологий (Сингапур) во главе с И Янь Яном (Yi Yan Yang) работают над способом ликвидации ПЭТ-отходов, который не только не загрязнял бы окружающую среду, но и давал бы на выходе ценный продукт.

Хотя Candida albicans есть почти у всех взрослых, в ослабленном организме (зачастую уже серьёзно больном) она может стать настоящим бичом. И борьба с этим и другими грибками традиционными средствами бывает затяжной и не очень эффективной. (Фото Muhsin Özel, Gudrun Holland / RKI)

В поисках подобного решения учёные создали особый тип самособирающегося нановолокна на основе полиэтилентерефталата. Конечный полимер в таких волокнах имеет значительный положительный заряд. Зачем это надо?

Дело в том, что грибковые заболевания, они же микозы, каждый год терзающие миллиард человек по всей планете, сложно победить не в последнею очередь потому, что лекарство, с одной стороны, должно проникнуть через клеточную стенку грибков, а с другой — быть весьма избирательным и отличать клетку грибка от человеческой. И если препарат удовлетворяет одному требованию, то обычно имеет проблемы с другим, тем более что метаболизмы клетки млекопитающих и грибов не так уж сильно различаются.

Ну а новое нановолокно относительно легко прицельно действует на грибок. Поверхность клеток нановолокна имеет отрицательный заряд, отличающийся от обычных клеток человека, и нановолокно притягивается к ним, создавая рядом с очагом микоза повышенную концентрацию положительных ионов. Со временем последние проникают за клеточную стенку и разрушают клетку-цель, гарантировано исключая возникновение адаптации к такому методу борьбы.

«Способность таких молекул к самосборке в нановолокна очень важна, поскольку, в отличие от обычных молекул, эти структуры создают среду с высоким содержанием положительных ионов... Это радикально облегчает выбор цели и последующее уничтожение её посредством разрушения клеточных стенок, — подчёркивает И Янь Ян. — И это означает, что клетки грибков могут быть уничтожены даже при малой концентрации таких нановолокон».

И действительно, в опытах новое средство уничтожало 99,9% клеток Candida albicans, известной вам как возбудитель молочницы, которая в тех же США является третьим по частоте видом инфекций кровотока. Кстати, время воздействия равно всего часу, и даже после выращивания единичных выживших клеток и их повторной обработки (всего 11 циклов) они не показали ни малейших следов выработки устойчивости. Напротив, обычные противогрибковые препараты смогли лишь подавить дальнейшее размножение грибка, и уже после шести циклов отбора выживших клеток среди них стала появляться устойчивость, что чревато быстрым возникновением полностью невосприимчивых к таким лекарствам линий.

Дальнейшие испытания, имевшие дело с другими видами микозов, показали универсальность механизма уничтожения их клеток нановолокнами, и это свидетельство создания нового противогрибкового препарата широкого спектра действия и безопасного для человеческого организма. Последнее особенно важно, потому что микозы сильнее всего поражают людей с иммунодефицитом, больных ВИЧ, пациентов после химиотерапия или пересадки органов, когда ослабленный иммунитет и организм чувствительны даже к небольшим побочным эффектам.

Более того, новым нановолокном легко уничтожаются даже биоплёнки грибкового происхождения, причём после одной обработки, в то время как обычные противогрибковые лекарства в принципе неэффективны против биоплёнок, где клетки-цели защищены дополнительными слоями.

Для проверки возможностей нового средства на реальном заболевании той же C. albicans инфицировали глаз мыши. После применения целительного нановолокна рост грибковых структур в роговице прекратился, а воспаление резко спало. Последующий анализ клеток животного показал, что никакой угрозы для них новое лекарственное средство не представляет, ибо на поверхности глаза не осталось даже следов эрозии, вызванных нанесением нановолокна.

Подготовлено по материалам IBM.