Исследователи из корпорации IBM и сингапурского Института биоинженерии и нанотехнологий совершили прорыв в области наномедицины. Созданные ими новые типы полимеров способны обнаруживать и уничтожать устойчивых к антибиотикам бактерий и возбудителей инфекционных заболеваний, в частности штамм золотистого стафилококка, устойчивый к метициллину (Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus, MRSA).

MRSA — лишь один из видов опасных бактерий, обычно поражающих кожу, которыми легко заразиться в спортзалах, школах или больницах. В 2005 году бактерии MRSA стали причиной почти 95 тыс. серьезных инфекционных заболеваний, из них почти 19 тыс. случаев закончились в больницах США летальным исходом.

Борьба с инфекциями, подобными MRSA, сложна вдвойне. Во-первых, микроорганизмы способны развиваться и эффективно противостоять действию антибиотиков, поскольку эти препараты оставляют клеточную стенку и мембрану их клеток почти неповрежденными. Во-вторых, большие дозы антибиотиков, необходимые для уничтожения такой инфекции, наряду с зараженными эритроцитами уничтожают и здоровые красные кровяные тельца.

Антибактериальные агенты, разработанные в IBM Research и Институте биоинженерии и нанотехнологий, специально нацелены на зараженные зоны для системной доставки лекарственного вещества. Наноструктуры, обнаруженные благодаря принципам, применяемым в производстве полупроводников, как магнитом притягиваются к инфицированным клеткам, что дает возможность избирательно уничтожать бактерии, не разрушая здоровые клетки вокруг них. Кроме того, эти агенты препятствуют развитию у бактерий устойчивости к лекарственному средству, прорываясь через клеточную стенку и мембрану внутрь клетки бактерии, что позволяет говорить о принципиально ином способе атаки на инфицированные клетки по сравнению с традиционными антибиотиками.

Как только эти полимеры начинают взаимодействовать с водой в организме или на теле человека, они самостоятельно образуют новую полимерную структуру, которая под воздействием электростатических сил притягивается к зараженным клеткам и перфорирует их клеточные стенки и мембраны. При этом важную роль играет электрический заряд в клетках, поскольку новые наночастицы притягиваются только к зараженным участкам, оставляя нетронутыми здоровые эритроциты.

«Сегодня мы можем использовать результаты многолетних исследований и разработок в области материаловедения для создания принципиально нового механизма доставки лекарственного вещества, способного сделать лекарства более эффективными и узконаправленными с точки зрения лечебного эффекта», — подчеркнул доктор Джеймс Хедрик, ученый из исследовательского центра IBM Research – Almaden, который занимается исследованиями перспективных органических материалов.

Созданные под его руководством антибактериальные полимеры испытаны против клинических микробных образцов в Государственной лаборатории диагностики и лечения инфекционных заболеваний, больнице First Affiliated Hospital, Медицинском колледже и Университете Чжэцзян в Китае.

В отличие от большинства антибактериальных агентов, эти структуры являются биодеградируемыми (то есть поддаются биологическому разложению) и могут выводиться из организма, не накапливаясь в его органах.

При производстве в промышленном масштабе данные биологически разлагаемые наноструктуры могут вводиться в организм непосредственно или наноситься на кожу, что позволит лечить кожные инфекции с помощью таких предметов повседневного использования, как дезодоранты, мыло, влажные салфетки и др. Эти наноструктуры могут также быть использованы для заживления ран, лечения туберкулеза и легочных инфекций.

«Используя наши новые наноструктуры, мы можем предложить действительно эффективное терапевтическое решение для лечения инфекций MRSA и других инфекционных заболеваний», — заметила доктор Йиян Янг, руководитель научной группы в Сингапурском институте биоинженерии и нанотехнологий.

Исследователи из корпорации IBM применяют принципы нанотехнологий и для других инноваций в медицине, таких как «ДНК-транзистор» (DNA Transistor) и трехмерная магнитно-резонансная томография (3-D MRI). Последняя подобная работа ученых IBM — одноступенчатый тест экспресс-диагностики, основанный на инновационном кремниевом чипе, для которого требуется существенно меньше биоматериала. Этот тест, названный «Лаборатория на чипе» (Lab on a Chip), может выполняться намного быстрее традиционных аналогов, он портативен, прост в использовании и применим для диагностики многих болезней. Результаты этого теста быстры и точны, так что небольшой образец крови пациента может быть проверен непосредственно после сердечного приступа, и врач сразу может предпринять необходимые действия, чтобы помочь пациенту выжить.