Ученые сконструировали фаги так, чтобы они служили подложками для наночастиц серебра. Вместе эти два компонента, убивающие бактерии, оказались более эффективными, чем по отдельности.
Устойчивость к антибиотикам - одна из главных проблем здравоохранения, поэтому исследователи постоянно ищут новые решения для борьбы с этим бедствием. Два кандидата , обладающие бактерицидными свойствами и не являющиеся традиционными антибиотиками, получают все большее распространение: бактериофаги и наночастицы серебра. В недавнем исследовании ученые хотели «использовать преимущества обоих», - говорит Дамаянти Багчи, химик-материаловед, возглавлявшая работу в качестве постдокторанта Калифорнийского университета. Впервые Багчи и ее коллеги синтезировали наночастицы серебра с фагом M13, который также использовали в качестве основы для наночастиц. Конъюгат серебряных частиц и фага M13 убивал бактерии более эффективно, чем каждый компонент в отдельности. Конъюгат также замедлял развитие бактериальной резистентности. Эта работа, опубликованная в журнале Langmuir, расширяет арсенал оружия исследователей в борьбе с устойчивостью к антибиотикам.
"Использование фагов в качестве основы [для серебряных наночастиц] - это довольно новое явление. Я нахожу это очень интересным", - отметила Тимеа Фернандес, химик из Университета Уинтропа, которая не принимала участия в исследовании. Чтобы получить наночастицы серебра, исследователи должны восстановить ионы серебра до нейтрального металлического серебра, чтобы они могли образовывать кластеры. Затем они проводят реакцию «закупорки», чтобы стабилизировать кластеры после достижения ими желаемого размера и предотвратить их агрегацию. Традиционно для этих этапов исследователи использовали химические реагенты, такие как борогидрид натрия и цитрат, но экологические проблемы заставили их задуматься о том, чтобы брать реагенты из мира природы. Так, некоторые исследователи используют растительные экстракты, а также фаги, такие как M13, для восстановления и капсулирования серебра.
В данном исследовании Багчи и ее коллеги синтезировали наночастицы серебра с помощью фага M13. Поскольку клеточная токсичность является распространенной проблемой, связанной с наночастицами серебра, исследователи задались вопросом, смогут ли они снизить дозу наночастиц, необходимую для уничтожения бактерий, введя их вместе с фагами. Авторы обнаружили, что наночастицы серебра, синтезированные и сконструированные с использованием фагов M13, примерно в 30 раз эффективнее своих коммерческих аналогов. Количество конъюгата фаг-серебряная наночастица, необходимое для уничтожения бактерий, было более чем в 10 раз меньше, чем количество наночастиц серебра, вызывающих заметную токсичность в клетках человека. Исследователи также заметили, что резистентность бактерий к конъюгату развивается медленнее, чем к отдельным наночастицам серебра.
«Самым удивительным для меня было то, что именно конъюгат отвечает за этот эффект», - говорит Багчи. Она ожидала, что серебряная наночастица окажется волшебной пулей, но когда участники эксперимента обработали конъюгат кислотой, чтобы растворить фаг, бактерицидный эффект наночастиц оказался совсем не таким, как у их конъюгированных аналогов. «Именно конъюгат делает их особенными - это очень новая вещь, которую мы обнаружили», - добавляет Багчи. Новизна методики впечатлила Фернандес, хотя она отметила, что другая группа опубликовала аналогичное исследование примерно месяцем ранее. «Что мне действительно понравилось в этой работе, так это то, что они действительно глубоко погрузились в определение молекулярных деталей», - сказала она, имея в виду эксперименты по мутагенезу, которые исследователи провели, чтобы определить конкретные аминокислотные остатки фага, необходимые для синтеза наночастиц. "Это достойно восхищения", - добавила Фернандес. «Они проделали очень глубокую и тщательную работу».
Хотя Багчи больше не участвует в проекте, она поделилась, что сейчас ее сотрудники проверяют полученные результаты на мышах. Фернандес считает, что исследователи должны убедиться, что конъюгаты не накапливаются во внутренних органах и не вредят микробиому, прежде чем их можно будет вводить в организм человека. «Это будет будущий системный препарат, но его нужно еще изучить», - говорит Багчи.
