Nový typ nanočástic zabíjí bakterie skrývající se uvnitř našich buněk

V bitvě „lidstvo proti bakteriím“ začínají mít bakterie navrch. Hlavním důvodem je fakt, že naše původní zázračná zbraň, antibiotika, přestává být účinná. Bakterie totiž našly způsob, jak se jim efektivně bránit – vyvinuly si ochranné rezistenční mechanismy. Mimo to je zde i další problém. Některé patogenní druhy bakterií se naučily skrývat uvnitř našich buněk, kde jsou pro tato léčiva ale i imunitní buňky nedosažitelné. Jedním z takových patogenů je i Staphylococcus aureus, který může způsobovat život ohrožující pneumonie a sepse.

Vědci z ETH Zurich a Empa se proto snaží vyvinout antimikrobiální léčivo, které by zvládlo vyhledat a zabít bakterie, ať už se skrývají kdekoli. V současnosti tým pracuje na vývoji nanočástic, které fungují na zcela jiném principu než konvenční antibiotika – zatímco běžná antibiotika jen velmi obtížně pronikají do lidských buněk, nanočástice skrz jejich membránu bez problému procházejí, a tak mohou bakterii efektivně zničit.

Studie představující nový typ antimikrobiálních nanočástic vyšla před několika dny v časopisu Nanoscale.

Tým výzkumníků vedený profesorkou Inge Herrmannovou využil oxid ceričitý v jeho nanočásticové formě, který vykazuje antibakteriální a protizánětlivé účinky. Tuto látku zkombinovali s bioaktivním keramickým materiálem známým jako biosklo, čímž získali směs dvou typů nanočástic.

Za využití elektronové mikroskopie vědci následně zkoumali, jak tato substance interaguje s lidskými imunitními buňkami zvanými makrofágy a bakteriemi skrývajícími se v jejich nitru. Výsledkem bylo zjištění, že aplikace nanočástic vede k rozložení bakterií. Pokud ale vědci zamezili vstupu nanočástic do buňky (pomocí látky cytochalasin D), antibakteriální efekt se neprojevil.

Přesný mechanismus antibakteriálního účinku nanočástic není znám. Momentálně je obecně přijímaným předpokladem, že nanočástice vyvolávají produkci tzv. reaktivních forem kyslíku, které následně fatálně poškozují bakteriální membránu. Protože membrána savčích buněk má odlišnou strukturu, není tímto procesem zasažena. Již dříve ale bylo ukázáno, že i další kovy vykazují antimikrobiální efekt. Výhodou ceru oproti například nanočásticím stříbra je jejich výrazně menší toxicita pro savčí buňky.

Výhodou nanočástic je také to, že je velmi nepravděpodobné, že by si na ně bakterie vytvořily rezistenci. Důvodem je, že reaktivní formy kyslíku působí do jisté míry nespecificky. Bakterie by si tak musela vyvinout ochranu několika cílových míst najednou, což je velmi nepravděpodobné.

Originální publikace: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/NR/D0NR08285F#!divAbstract

Zdroj: Technology.org, zdroj titulního obrázku: CDC, Unsplash