Os Centros de Controle e Prevenção de Doenças estimam que mais de 2,8 milhões de americanos experimentam infecções resistentes a antibióticos a cada ano; mais de 35.000 morrem dessas infecções.
Para resolver esse problema crítico e mundial de saúde pública, uma equipe de pesquisadores liderada por Hongjun (Henry) Liang, Ph.D., do Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC) Departamento de Fisiologia Celular e Biofísica Molecular, investigou recentemente se ou nem uma série de novas nanopartículas pode matar alguns dos patógenos que levam à infecção humana sem afetar as células saudáveis.

O estudo, "Nanopartículas hidrofílicas que matam bactérias enquanto poupam células de mamíferos revelam o papel antibiótico das nanoestruturas", foi publicado em 11 de janeiro pela Nature Communications .

Pesquisas anteriores mostraram que a hidrofobicidade (a capacidade de uma molécula de repelir a água) e a hidrofilicidade (a capacidade de uma molécula de atrair e dissolver na água) afetam as células; quanto mais hidrofóbica for uma substância, mais adversa será a reação que ela causará. No entanto, disse Liang, não existe um padrão quantitativo para quanta hidrofobicidade é aceitável.

"Basicamente, você pode matar bactérias quando aumenta a hidrofobicidade", disse Liang. "Mas também matará células saudáveis, e não queremos isso."

Para seu estudo, a equipe de Liang usou novas nanopartículas hidrofílicas conhecidas como nanoantibióticos que foram desenvolvidas pelo laboratório de Liang. Estruturalmente falando, esses novos nanoantibióticos se assemelham a pequenas esferas peludas, cada uma composta por muitas escovas de polímero hidrofílico enxertadas em nanopartículas de sílica de diferentes tamanhos.

Esses compostos sintéticos, que o laboratório de Liang produz, são projetados para matar bactérias por meio de rupturas de membrana, como os peptídeos antimicrobianos, mas através de um modo diferente de remodelação de membrana que danifica as membranas bacterianas e não as células de mamíferos. Peptídeos antimicrobianos são uma classe diversa de moléculas anfipáticas (parcialmente hidrofílicas-parcialmente hidrofóbicas), que ocorrem naturalmente e servem como a primeira linha de defesa para todos os organismos multicelulares. O uso direto de peptídeos antimicrobianos como antibióticos é limitado por sua estabilidade e toxicidade.

Houve outros estudos em que os pesquisadores enxertaram moléculas anfipáticas em nanopartículas e também mataram bactérias. No entanto, Liang disse que o principal problema no uso de moléculas anfipáticas é que se torna muito difícil encontrar o equilíbrio certo entre sua hidrofobicidade e hidrofilicidade, de modo que a toxicidade dessas moléculas para nossas próprias células seja significativamente reduzida.

"No nosso caso, removemos essa incerteza da equação porque começamos com um polímero hidrofílico", destacou Liang. "A citotoxicidade das porções hidrofóbicas não é mais uma preocupação. Esses polímeros hidrofílicos por si só, ou as nanopartículas de sílica sozinhas, não matam as bactérias; elas precisam ser enxertadas na nanoestrutura para poder matar as bactérias. primeira descoberta importante."

A equipe de Liang também descobriu que o grau de atividade antibiótica é afetado pelo tamanho das esferas cabeludas, que segundo Liang é a segunda descoberta importante desta pesquisa. Aqueles medindo 50 nanômetros e abaixo parecem ser muito mais ativos do que aqueles cujo tamanho excede 50 nanômetros. Liang disse que aqueles que medem aproximadamente 10 nanômetros parecem ser os mais ativos. (Usando espalhamento de raios-X de pequeno ângulo síncrotron e outros métodos, a equipe de Liang é capaz de interpretar o mecanismo molecular da atividade antibiótica dependente do tamanho.)

Essas descobertas são importantes porque o uso de nanoantibióticos para matar bactérias evita todos os mecanismos conhecidos de resistência bacteriana, a menos que as bactérias renovem completamente seus caminhos para a fabricação de membranas celulares, o que Liang disse ser improvável.

"Também é quase impossível que as bactérias desenvolvam uma nova resistência contra os nanoantibióticos", enfatizou Liang. “Além disso, esta descoberta ilumina um plano para desenvolver novos antibióticos que matariam as bactérias em contato, mas permaneceriam amáveis ​​​​para os seres humanos porque são produzidos usando ingredientes não tóxicos e ecológicos por meio de nanoengenharia”. + Explorar mais

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