As bactérias resistentes aos antibióticos tornaram-se uma ameaça crescente à saúde pública. Todos os anos, são responsáveis ​​por mais de 2,8 milhões de infecções, de acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA. Sem novos antibióticos, mesmo lesões e infecções comuns têm o potencial de se tornarem letais.



Os cientistas estão agora um passo mais perto de eliminar essa ameaça, graças a uma colaboração liderada pela Texas A&M University que desenvolveu uma nova família de polímeros capazes de matar bactérias sem induzir resistência a antibióticos, rompendo a membrana destes microrganismos.

"Os novos polímeros que sintetizamos podem ajudar a combater a resistência aos antibióticos no futuro, fornecendo moléculas antibacterianas que operam através de um mecanismo contra o qual as bactérias não parecem desenvolver resistência", disse o Dr. Quentin Michaudel, professor assistente no Departamento de Química e líder investigador na pesquisa, publicada em 11 de dezembro no Proceedings of the National Academy of Sciences .

Trabalhando na interface da química orgânica e da ciência dos polímeros, o Laboratório Michaudel foi capaz de sintetizar o novo polímero projetando cuidadosamente uma molécula carregada positivamente que pode ser costurada muitas vezes para formar uma molécula grande feita do mesmo motivo carregado repetido usando um elemento cuidadosamente selecionado. catalisador chamado AquaMet.

Segundo Michaudel, esse catalisador é fundamental, pois deve tolerar alta concentração de cargas e também ser solúvel em água – característica que ele descreve como incomum nesse tipo de processo.

Depois de alcançar o sucesso, o Laboratório Michaudel testou seus polímeros contra dois tipos principais de bactérias resistentes a antibióticos – E. coli e Staphylococcus aureus (MRSA) – em colaboração com o grupo da Dra. Jessica Schiffman na Universidade de Massachusetts Amherst. Enquanto aguardavam esses resultados, os pesquisadores também testaram a toxicidade de seus polímeros contra glóbulos vermelhos humanos.

“Um problema comum com polímeros antibacterianos é a falta de seletividade entre bactérias e células humanas quando atingem a membrana celular”, explicou Michaudel. “A chave é encontrar um equilíbrio certo entre inibir eficazmente o crescimento de bactérias e matar vários tipos de células indiscriminadamente”.

Michaudel credita a natureza multidisciplinar da inovação científica e a generosidade de pesquisadores dedicados em todo o campus da Texas A&M e no país como fatores do sucesso de sua equipe na determinação do catalisador perfeito para a montagem de suas moléculas.

“Este projeto levou vários anos para ser elaborado e não teria sido possível sem a ajuda de vários grupos, além de nossos colaboradores da UMass”, disse Michaudel.

“Por exemplo, tivemos que enviar algumas amostras para o Laboratório Letteri da Universidade da Virgínia para determinar o comprimento de nossos polímeros, o que exigiu o uso de um instrumento que poucos laboratórios no país possuem. Candidato ao doutorado] Nathan Williams e Dr. Jean-Philippe Pellois aqui na Texas A&M, que forneceram sua experiência em nossa avaliação de toxicidade contra glóbulos vermelhos.

Michaudel diz que a equipa irá agora concentrar-se em melhorar a actividade dos seus polímeros contra bactérias – especificamente, a sua selectividade para células bacterianas versus células humanas – antes de passar para ensaios in vivo.

"Estamos no processo de sintetizar uma variedade de análogos com esse objetivo emocionante em mente", disse ele.

O artigo da equipe apresenta membro do Michaudel Lab e Ph.D. em química da Texas A&M. graduar Dra. Sarah Hancock como primeira autora. Outros contribuidores importantes do Laboratório Michaudel são o estudante de graduação em química An Tran, o bolsista de pós-doutorado Dr. Arunava Maity e o ex-bolsista de pós-doutorado Dr. Nattawut Yuntawattana, que agora é professor assistente de ciência dos materiais na Universidade Kasetsart, na Tailândia.

Mais informações: Sarah N. Hancock et al, Polimerização por metátese de abertura de anel de norbornenos fundidos com N-metilpiridínio para acessar polímeros catiônicos de cadeia principal antibacterianos, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI:10.1073/pnas.2311396120
Informações do diário: Anais da Academia Nacional de Ciências

Fornecido pela Texas A&M University