Naukowcy stworzyli urządzenie bioelektroniczne, które poprzez stymulację elektryczną ogranicza szkodliwe zachowanie bakterii, potencjalnie oferując niezawierające leków rozwiązanie do leczenia infekcji.
Naukowcy z Uniwersytet w Chicago i Uniwersytet Kalifornijski w San Diego osiągnęły znaczący przełom w walce z infekcjami bakteryjnymi.
Laboratoria Bozhi Tian (UChicago) i Gürol Süel (UC San Diego) opracowały najnowocześniejsze urządzenie bioelektroniczne, które wykorzystuje naturalną aktywność elektryczną niektórych bakterii występujących na naszej skórze, torując drogę do leczenia infekcji bez stosowania leków .
To przełomowe badanie, opublikowane w czasopiśmie DEVICE, pokazuje, jak programowalna stymulacja elektryczna może skutecznie zmniejszyć szkodliwe działanie Staphylococcus epidermidis, pospolitej bakterii, która powoduje zakażenia szpitalne i przyczynia się do oporności na antybiotyki.
Urządzenie wyposażone jest w elastyczny plaster elektrocetyczny, który dostarcza bakteriom delikatne sygnały elektryczne przy określonym poziomie pH skóry, co prowadzi do tymczasowych zmian w ich zachowaniu i zapobiega tworzeniu się biofilmów – skupisk bakterii, które mogą prowadzić do poważnych infekcji.
Rozwiązanie problemu rosnącego kryzysu oporności na antybiotyki
To innowacyjne podejście stanowi odpowiedź na pilną potrzebę opracowania nowych metod zwalczania infekcji opornych na antybiotyki, które stanowią coraz większy problem dla bezpieczeństwa pacjentów i systemów opieki zdrowotnej na całym świecie. Jak niedawno podano, lekarze szacują, że do 2050 r. liczba zakażeń lekoopornych wzrośnie o 70%, co sprawia, że rozwój tego urządzenia i towarzyszących mu metod leczenia ma kluczowe znaczenie dla ochrony zdrowia publicznego i zapewnienia skutecznej kontroli infekcji w środowisku coraz bardziej opornych drobnoustrojów.
Najważniejsze elementy badania obejmują:
- Ukierunkowana aktywacja: Urządzenie aktywuje reakcje bakteryjne tylko w środowisku kwaśnym, podobnym do warunków zdrowej skóry.
- Zmniejszona zjadliwość: Stymulacja elektryczna znacząco obniża aktywność szkodliwych genów bakterii i hamuje ich rozwój bez konieczności stosowania antybiotyków.
- Leczenie miejscowe: Technologia ta pozwala na terapię celowaną, redukując potencjalne skutki uboczne często towarzyszące tradycyjnym terapiom antybiotykowym.
Obiecujące wyniki w testach przedklinicznych
W badaniach przedklinicznych plaster elektrocetyczny wykazał niezwykłe wyniki, osiągając prawie dziesięciokrotne zmniejszenie kolonizacji bakterii na skórze świń. „Prawie dziesięć lat temu odkryliśmy potencjały czynnościowe w biofilmach bakteryjnych i od tego czasu pracujemy nad wykazaniem, że bakterie, których zazwyczaj nie uważa się za pobudliwe, w rzeczywistości są pobudliwe, a nawet pełnią funkcje podobne do neuronów w mózgu” – powiedział Süel, profesor w Szkole Nauk Biologicznych Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.
Nasza współpraca połączyła nasze biologiczne spostrzeżenia z niesamowitą wiedzą techniczną i naukową grupy Tian. Wspólnie wykazaliśmy, że ważny patogen oportunistyczny jest „selektywnie pobudliwy”, a grupa Tian opracowała urządzenie do noszenia, które może leczyć zakażenia biofilmem na skórze za pomocą terapii prądem elektrycznym, bez konieczności stosowania jakichkolwiek antybiotyków”.
Badania te stanowią znaczący krok naprzód w medycynie bioelektronicznej i badacze są optymistami, że urządzenie to będzie wkrótce mogło być stosowane w warunkach klinicznych, szczególnie u pacjentów z ranami przewlekłymi lub osób z implantami medycznymi. Wykorzystując naturalne właściwości bakterii, naukowcy mogą stworzyć skuteczniejsze i spersonalizowane opcje leczenia osób cierpiących na infekcje oportunistyczne.
Zachęcamy pracowników służby zdrowia do zbadania implikacji tych badań dla kontroli infekcji i do śledzenia przyszłych postępów w terapiach bioelektronicznych.
Odniesienie: „Bioelektroniczna, wolna od narkotyków kontrola patogenów oportunistycznych poprzez selektywną pobudliwość” autorstwa Saehyun Kim, Ethan Eig, Jiping Yue, Albert Yang, Colin J. Comerci, Megan Laune, Chuanwang Yang, Ananth Kamath, Jiuyun Shi, Pengju Li, Zhe Cheng , Changxu Sun, Tiantian Guo, Vanessa Tian, Gürol M. Süel i Bozhi Tian, 24 października 2024 r., Urządzenie.
DOI: 10.1016/j.device.2024.100596
Źródła finansowania: Firmy BT i GMS potwierdzają wsparcie Fundacji Billa i Melindy Gatesów (INV-067331).
Firma BT potwierdza wsparcie ze strony Biura Badań Armii Stanów Zjednoczonych (W911NF-24-1-0053) i Narodowej Fundacji Nauki (MPS-2121044).
GMS potwierdza wsparcie ze strony Narodowe Instytuty Zdrowia (R35GM13964) i Biuro Badań Armii USA (W911NF-22-1-0107, W911NF-1-0361).
Konkurujące interesy: Uniwersytet w Chicago i Uniwersytet Kalifornijski w San Diego złożyły tymczasowe wnioski patentowe dotyczące urządzeń do stymulacji elektrycznej. Twórcami są S. Kim, B. Tian i GMS. Wszyscy pozostali autorzy nie deklarują sprzecznych interesów.
