100% επιβίωση στη θανατηφόρα βακτηριακή πνευμονία με μικρορομπότ! Έρευνα-σταθμός δείχνει το μέλλον

Τα μικρορομπότ εξάλειψαν με ασφάλεια τα βακτήρια που προκαλούν πνευμονία σε πειραματόζωα-ποντίκια, με αποτέλεσμα ποσοστό επιβίωσης 100%. Αντίθετα, τα ποντίκια που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία με μικρορομπότ απεβίωσαν τρεις ημέρες μετά την μόλυνση.

Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Nature Materials.

Τα μικρορομπότ κατασκευάζονται από κύτταρα φυκιών των οποίων οι επιφάνειες είναι γεμάτες με νανοσωματίδια που περιέχουν αντιβιοτικά.

Τα φύκια παρέχουν κινητικότητα, επιτρέποντας στα μικρορομπότ να κολυμπούν και να εγχύουν τα αντιβιοτικά κατευθείαν σε περισσότερα βακτήρια στους πνεύμονες. Οι μικροσκοπικές και βιοαποδομήσιμες πολυμερείς σφαίρες που αποτελούν τα νανοσωματίδια με τα αντιβιοτικά είναι επικαλυμμένες με κυτταρικές μεμβράνες ουδετερόφιλων, ενός τύπου λευκών αιμοσφαιρίων.

Έγχρωμη εικόνα SEM ενός μικρορομπότ που καταπολεμά την πνευμονία. Είναι κατασκευασμένο από κύτταρα φυκιών (πράσινο) καλυμμένα με βιοδιασπώμενα νανοσωματίδια πολυμερούς (καφέ). Τα νανοσωματίδια περιέχουν αντιβιοτικά και είναι επικαλυμμένα με κυτταρικές μεμβράνες ουδετερόφιλων.

Αυτές οι κυτταρικές μεμβράνες είναι μοναδικές στο ότι απορροφούν και εξουδετερώνουν τα φλεγμονώδη μόρια που δημιουργούνται από βακτήρια και από το ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος. Ως αποτέλεσμα, τα μικρορομπότ είναι καταπολεμούν αποτελεσματικότερα τις πνευμονικές λοιμώξεις, καθώς μπορούν να μειώσουν την φλεγμονή.

Οι Joseph Wang και Liangfang Zhang, καθηγητές νανομηχανικής στην σχολή Μηχανικής Jacobs του UCSD, συνεργάστηκαν στο έργο. Ο Wang είναι παγκόσμιος ηγέτης στον τομέα της μικρο- και νανο-ρομποτικής και ο Zhang είναι παγκόσμιος ηγέτης στην ανάπτυξη νανοσωματιδίων που μοιάζουν με ζωντανά κύτταρα για τη θεραπεία λοιμώξεων και ασθενειών.

Μαζί, πρωτοστάτησαν στην ανάπτυξη μικροσκοπικών ρομπότ μεταφοράς φαρμάκων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ασφάλεια σε ζωντανά ζώα για τη θεραπεία βακτηριακών λοιμώξεων στο στομάχι και στο αίμα. Η θεραπεία βακτηριακών πνευμονικών λοιμώξεων είναι το πιο πρόσφατο αντικείμενο μελέτης τους.

“Στόχος μας είναι να κάνουμε στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων στα πιο δύσκολα μέρη του σώματος, όπως οι πνεύμονες. Και θέλουμε να το κάνουμε με τρόπο που να είναι ασφαλής, εύκολος, βιοσυμβατός και μακράς διαρκείας”, είπε ο Zhang. “Αυτό δείξαμε σε αυτήν τη δουλειά”.

Χρησιμοποίησαν μικρορομπότ για να θεραπεύσουν ποντίκια με οξεία και δυνητικά θανατηφόρα βακτηριακή πνευμονία που προκαλείται από το βακτήριο Pseudomonas aeruginosa.

Αυτή η μορφή πνευμονίας επηρεάζει συνήθως ασθενείς που είναι σε μηχανικό αερισμό σε Μονάδες Εντατικής Θεραπείας (ΜΕΘ). Οι ερευνητές χορήγησαν τα μικρορομπότ στους πνεύμονες των ποντικών μέσω ενός σωλήνα που είχε εισαχθεί στην τραχεία τους. Οι λοιμώξεις εξαφανίστηκαν πλήρως μετά από μία εβδομάδα.

Όλα τα ποντίκια που έλαβαν θεραπεία με τα μικρορομπότ επέζησαν πέραν των 30 ημερών, ενώ τα ποντίκια που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία πέθαναν μέσα σε τρεις ημέρες.

Η θεραπεία με τα μικρορομπότ ήταν επίσης πιο αποτελεσματική από μια ενδοφλέβια ένεση αντιβιοτικών στην κυκλοφορία του αίματος. Η τελευταία απαιτούσε μια δόση αντιβιοτικών που ήταν 3.000 φορές υψηλότερη από εκείνη που χρησιμοποιούσαν τα μικρορομπότ για να επιτευχθεί το ίδιο αποτέλεσμα. Για να καταλάβετε, μια “δόση” μικρορομπότ παρείχε 500 νανογραμμάρια αντιβιοτικών ανά ποντίκι, ενώ μια ενδοφλέβια ένεση παρείχε 1.644 χιλιοστόγραμμα αντιβιοτικών ανά ποντίκι.

Η προσέγγιση είναι τόσο αποτελεσματική επειδή τοποθετεί το φάρμακο εκεί ακριβώς που πρέπει να πάει αντί να το διαχέει στο υπόλοιπο σώμα.

“Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν το πώς η στοχευμένη χορήγηση φαρμάκου σε συνδυασμό με την ενεργή κίνηση από τα μικροφύκια βελτιώνει τη θεραπευτική αποτελεσματικότητα”, είπε ο Wang.

“Με μια ενδοφλέβια ένεση, ένα μόνο ένα πολύ μικρό κλάσμα αντιβιοτικών θα φτάσει να εισέλθει στους πνεύμονες. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλές τρέχουσες αντιβιοτικές θεραπείες για την πνευμονία δεν λειτουργούν όσο χρειάζεται, οδηγώντας σε πολύ υψηλά ποσοστά θνησιμότητας στους πιο άρρωστους ασθενείς”, δήλωσε ο Victor Nizet, καθηγητής στην σχολή Ιατρικής και στην σχολή Φαρμακολογίας και Φαρμακευτικών Επιστημών Skaggs του UCSD. Είναι συν-συγγραφέας στην μελέτη και επιστημονικός συνεργάτης των Wang και Zhang. “Με βάση αυτά τα δεδομένα από την έρευνα σε ποντίκια, βλέπουμε ότι τα μικρορομπότ θα μπορούσαν ενδεχομένως να βελτιώσουν τη διείσδυση των αντιβιοτικών για να σκοτώσουν βακτηριακά παθογόνα και να σώσουν τη ζωή περισσότερων ασθενών”.

Οι ερευνητές λένε ότι η όλη μέθοδος είναι ασφαλής: Μετά τη θεραπεία, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος αφομοιώνουν αποτελεσματικά τα φύκια, μαζί με τυχόν εναπομείναντα νανοσωματίδια. “Τίποτα τοξικό δεν μένει πίσω”, είπε ο Wang.

Η έρευνα βρίσκεται ακόμη στο στάδιο της “απόδειξης της ιδέας”.

Η ομάδα σχεδιάζει να κάνει περισσότερη βασική έρευνα για να κατανοήσει ακριβώς το πώς αλληλεπιδρούν τα μικρορομπότ με το ανοσοποιητικό σύστημα. Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν επίσης μελέτες για την επικύρωση της θεραπείας με μικρορομπότ και την κλιμάκωση της πριν από τη δοκιμή της σε μεγαλύτερα ζώα και τελικά σε ανθρώπους.

Πηγή: https://scitechdaily.com

κεντρική φωτό: iStock

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ

Αυτά τα 4 εμβόλια προστατεύουν από την πνευμονία – Ποιοι πρέπει να τα κάνουν

Γιατί η πνευμονία είναι τόσο επικίνδυνη: Πράγματα που μάλλον δεν ξέρατε

Καταπολεμούν τον καρκίνο με… νανορομπότ! Μεγάλη επιτυχία σε νέα έρευνα