Los taladros moleculares han adquirido la capacidad de apuntar y destruir bacterias mortales que han desarrollado resistencia a casi todos los antibióticos. En algunos casos, los taladros hacen que los antibióticos vuelvan a ser efectivos.
Investigadores de la Universidad de Rice, la Universidad de Texas A&M, la Universidad de Biola y la Universidad de Durham Reino Unido demostraron que las moléculas motorizadas desarrolladas en el laboratorio de Rice del químico James Tour son efectivas para matar microbios resistentes a los antibióticos en minutos.
"Estas superbacterias podrían matar a 10 millones de personas al año para el 2050, superando al cáncer", dijo Tour. "Estas son bacterias de pesadilla; no responden a nada".
Los motores apuntan a las bacterias y, una vez que se activan con la luz, excavan en sus exteriores.
Si bien las bacterias pueden evolucionar para resistir los antibióticos bloqueando los antibióticos, las bacterias no tienen defensa contra los taladros moleculares. Los antibióticos capaces de atravesar las aberturas hechas por los taladros vuelven a ser letales para las bacterias.
Los investigadores informaron sus resultados en la revista American Chemical Society ACS Nano .
Tour y Robert Pal, becario de investigación de la Royal Society University en Durham y coautor del nuevo artículo, presentaron los taladros moleculares para perforar células en 2017. Los taladros son moléculas similares a paletas que pueden ser impulsadas a girar a 3 millones de rotacionespor segundo cuando se activa con luz.
Pruebas realizadas por el laboratorio de Texas A&M del científico principal Jeffrey Cirillo y el ex investigador de Rice Richard Gunasekera, ahora en Biola, efectivamente asesinado Klebsiella pneumoniae en cuestión de minutos. Imágenes microscópicas de bacterias seleccionadas mostraron dónde los motores habían perforado las paredes celulares.
"Las bacterias no solo tienen una bicapa lipídica", dijo Tour. "Tienen dos bicapas y proteínas con azúcares que las entrelazan, por lo que las cosas normalmente no atraviesan estas paredes celulares tan robustas. Por eso estas bacterias son tandifícil de matar. Pero no tienen forma de defenderse de una máquina como estos taladros moleculares, ya que se trata de una acción mecánica y no de un efecto químico ".
Los motores también aumentaron la susceptibilidad de K. pneumonia al meropenem, un fármaco antibacteriano al que la bacteria había desarrollado resistencia. "A veces, cuando la bacteria descubre un fármaco, no lo deja entrar", dijo Tour.Otras veces, las bacterias derrotan al fármaco dejándolo entrar y desactivándolo ".
Dijo que el meropenem es un ejemplo de lo primero. "Ahora podemos atravesar la pared celular", dijo Tour. "Esto puede dar nueva vida a los antibióticos ineficaces al usarlos en combinación con los taladros moleculares".
Gunasekera dijo que las colonias bacterianas dirigidas con una pequeña concentración de nanomáquinas solo mataron hasta el 17% de las células, pero eso aumentó al 65% con la adición de meropenem. Después de equilibrar aún más los motores y el antibiótico, los investigadores pudieron matar al 94%del patógeno causante de la neumonía.
Tour dijo que las nanomáquinas pueden ver su impacto más inmediato en el tratamiento de infecciones de la piel, heridas, catéteres o implantes causadas por bacterias, como Staphylococcus aureus MRSA, klebsiella o pseudomonas, e infecciones intestinales. "En la piel, en los pulmones o en los pulmones.en el tracto gastrointestinal, donde sea que podamos introducir una fuente de luz, podemos atacar estas bacterias ", dijo." O se podría hacer que la sangre fluya a través de una caja externa que contiene luz y luego regrese al cuerpo para matar las bacterias transmitidas por la sangre. "
"Inicialmente estamos muy interesados en tratar infecciones de heridas e implantes", dijo Cirillo. "Pero tenemos formas de enviar estas longitudes de onda de luz a las infecciones pulmonares que causan numerosas muertes por neumonía, fibrosis quística y tuberculosis, por lo que tambiénestar desarrollando tratamientos para infecciones respiratorias. "
Gunasekera señaló que también se pueden atacar las bacterias transmitidas por la vejiga que causan infecciones del tracto urinario.
El artículo es uno de los dos publicados por el laboratorio del Tour esta semana que promueven la capacidad de las nanomáquinas microscópicas para tratar enfermedades. En el otro, que aparece en Interfaces de materiales aplicados ACS , investigadores de Rice y del MD Anderson Cancer Center de la Universidad de Texas seleccionaron y atacaron muestras de laboratorio de células de cáncer de páncreas con máquinas que responden a la luz ultravioleta visible en lugar de la utilizada anteriormente. "Este es otro gran avance, ya que la luz visible nocausar tanto daño a las células circundantes ", dijo Tour.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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