V účinné antibiotikum se mění stopový prvek mangan, který ukotvili pomocí atomárního inženýrství ve struktuře chemicky upraveného grafenu. Objev publikoval prestižní časopis Advanced Materials a na ochranu materiálu vědci podali evropský patent.
„Vyvinutý materiál dokáže likvidovat a bránit růstu všech typů námi studovaných bakterií včetně vysoce odolných patogenů,“ uvedl fyzikální chemik a autor výzkumného konceptu Radek Zbořil působící v Českém institutu výzkumu a pokročilých technologií – CATRIN UP a Centru energetických a environmentálních technologií (CEET) na VŠB-TUO.
Zbořil doplnil, že materiál funguje v nízkých koncentracích, při kterých je neškodný vůči lidským buňkám. „Bakterie nejsou schopny si vůči němu vyvinout rezistenci, která představuje jeden z největších problémů současné medicíny. Všechny tyto výsledky jsou skvělými předpoklady pro využití atomárního antibiotika v praxi,“ popsal.
Antibiotika už nefungují. Investoři varují vlády před šířením superbakterií |
Vědci při vývoji antibiotika zúročili své zkušenosti z grafenové chemie a atomárního inženýrství, jemuž se v posledních letech intenzivně věnují.
Tentokrát vsadili na grafenový derivát obohacený atomy kyslíku a dusíku, do kterého chemicky zabudovali mangan – přechodný kov, jenž se v lidském těle podílí na metabolismu, tvorbě kostí, regulaci cukru v krvi či ochraně buněk před oxidativním stresem.
Model atomárního antibiotika
„Rozhodli jsme se zaútočit nikoliv na nejslabší, ale jedno z nejsilnějších míst bakterií, kterým jsou sacharidy v jejich stěně a buněčné membráně. Ty jsou pro přežití bakterií klíčové,“ objasnil Zbořil.
Plní mimo jiné ochrannou funkci, zprostředkovávají přenos látek i komunikaci s okolím a slouží jako energetické rezervy bakterií. „Díky tomu, že jsme chemicky navázali mangan na vybrané skupiny sacharidů, došlo k potlačení jejich hlavních funkcí a následné buněčné smrti,“ vysvětlil.
Působí i na nejvíce rezistentní bakterie
Nový materiál je účinný i proti bakteriím, na něž stávající antibiotika nestačí.
„Tyto bakterie jsou obzvláště nebezpečné, neboť odolávají běžným antibiotikům, což komplikuje léčbu a zvyšuje riziko závažných infekcí zejména v nemocničním prostředí. Atomární antibiotikum bylo v porovnání s komerčními antibiotiky jako jediné účinné proti všem rezistentním bakteriím,“ vysvětlil David Panáček z CATRIN UP a CEET VŠB-TUO.
Účinek atomárního antibiotika výzkumníci ověřili nejen v laboratorních podmínkách, ale ve spolupráci s kolegy z Číny i na myších.
Antibiotika nemusíte dobírat, někdy stačí tři dny, radí infektolog |
„Při testech došlo k velmi rychlému a efektivnímu hojení kožní infekce způsobené rezistentním kmenem Staphylococcus aureus (zlatým stafylokokem) a k dramatickému poklesu všech zánětlivých markerů,“ poukázal Milan Kolář, mikrobiolog a děkan Lékařské fakulty UP, jenž se na výzkumu významně podílel.
Podle něj je už nyní možné uvažovat o využití nového typu antibiotika pro krytí ran nebo antibakteriální úpravy povrchů umělých materiálů, například na umělých kloubních náhradách, stentech nebo kanylách.
Atomární antibiotikum otevírá nové možnosti
Vědecký tým bude ve výzkumu pokračovat a materiál testovat i pro systémovou antibiotickou léčbu.
Podle OSN lze odhadnout, že pokud se bude bakteriální rezistence zvyšovat stejným tempem jako doposud, budou v roce 2050 neléčitelné infekce vyvolané multirezistentními bakteriemi nejčastější příčinou úmrtí.
Nezabírají antibiotika? Nové léky budoucnosti pomáhají vědcům najít gorily |
Takzvané „superbakterie“ tak pro lidstvo představují globální hrozbu, jejímž řešením je právě vývoj nových antibakteriálních látek schopných obejít stávající mechanismy, které si bakterie na svoji ochranu vytvářejí.
Výzkum vědeckého týmu tak potvrzuje netušený potenciál atomárního inženýrství při řešení jedné z největších vědeckých a společenských výzev.
