Bactéries résistantes aux médicaments - Conception de nanoparticules pour des doses élevées d'antibiotiques

Des nanoparticules hautement ciblées délivrant d'énormes doses d'antibiotiques existants pourraient être utilisées pour surcharger les défenses de bactéries résistantes aux médicaments, ont rapporté dans la revue des chercheurs du Brigham and Women 's Hospital et du MIT. ACS Nano. Les auteurs ont expliqué que la mise au point de nouveaux antibiotiques pouvant être utilisés efficacement pour un nombre croissant de bactéries devenues résistantes aux médicaments existants est devenue extrêmement difficile.
Les scientifiques ont travaillé dans ce sens en développant une nanoparticule qui envahit le système immunitaire, ciblant les sites d’infection et libérant par la suite une attaque antibiotique ciblée.
Selon l'auteur principal, Aleks Radovic-Moreno, étudiant au MIT, cette stratégie permettrait de réduire les effets secondaires de certains antibiotiques et de protéger les bactéries bénéfiques qui vivent habituellement dans le corps humain.
Les nouvelles nanoparticules ont été créées à partir d’un polymère coiffé de polyéthylène glycol (PEG), couramment utilisé pour l’administration de médicaments en raison de ses propriétés non toxiques. Les chercheurs ont ensuite incité les particules à cibler spécifiquement les bactéries. Les tentatives précédentes visant à cibler les particules sur les bactéries en leur donnant une charge positive qui les attire vers les parois cellulaires chargées négativement des bactéries n'ont pas réussi, car le système immunitaire a tendance à éliminer les nanoparticules chargées positivement avant qu'elles puissent rencontrer des bactéries.
L'équipe a réussi à surmonter cet obstacle en concevant des nanoparticules porteuses d'antibiotiques, capables de changer de charge en fonction de leur environnement, par exemple, en circulant dans la circulation sanguine, la charge des particules est légèrement négative. une charge positive qui leur permet de se lier étroitement aux bactéries et de libérer leur charge utile.
L'interrupteur est appelé en raison de l'environnement légèrement acide entourant les bactéries. Les sites d'infection peuvent être légèrement plus acides que les tissus normaux, car les bactéries qui causent les maladies se reproduisent rapidement et épuisent l'oxygène. Des niveaux d'oxygène insuffisants, cependant, déclenchent une modification du métabolisme bactérien, ce qui les incite à générer des acides organiques. Les cellules immunitaires du corps tentent d'aider - les cellules neutrophiles commencent à produire des acides afin de consommer les bactéries.
Les nanoparticules ont une couche sensible au pH qui est constituée de longues chaînes de l'acide aminé histidine juste en dessous de la couche externe de PEG. Lorsque le niveau de pH chute de 7 à 6, c'est-à-dire lorsqu'il devient plus acide, la molécule de polyhistidine a tendance à gagner des protons qui donnent à la molécule une charge positive.
Les nanoparticules commencent à libérer leur charge utile de médicament, qui est intégrée au c?ur de la particule, une fois qu'elles se lient aux bactéries. Les chercheurs ont conçu les particules pour délivrer la vancomycine, qui est utilisée pour traiter les infections résistantes aux médicaments. Cependant, il est possible de modifier les particules pour administrer d'autres antibiotiques ou combinaisons de médicaments. Avec une acidité croissante, de nombreux antibiotiques ont tendance à perdre leur efficacité. Cependant, l’équipe a découvert que les antibiotiques transportés par les nanoparticules conservaient leur puissance mieux que les antibiotiques traditionnels. La version actuelle des nanoparticules libère sa charge utile en un à deux jours.
Radovic-Moreno commente:
"Vous ne voulez pas seulement une courte dose de médicament, car les bactéries peuvent se rétablir une fois que le médicament a disparu. Vous voulez une libération prolongée du médicament pour que les bactéries soient constamment touchées par des médicaments jusqu'à leur éradication."
Les chercheurs affirment que, même si des développements supplémentaires sont nécessaires, ils estiment que les fortes doses délivrées par leurs particules pourraient éventuellement aider à surmonter la résistance bactérienne.
Radovic-Moreno conclut:

"Lorsque les bactéries sont résistantes aux médicaments, cela ne signifie pas qu'elles cessent de répondre, cela signifie qu'elles réagissent mais seulement à des concentrations plus élevées. Et la raison pour laquelle on ne peut pas les réaliser cliniquement est que les antibiotiques sont parfois toxiques ou ne restent pas à ce site d'infection assez longtemps. "

L'approche peut avoir à faire face à un obstacle possible, étant donné qu'il existe également des cellules tissulaires chargées négativement et des protéines sur les sites d'infection qui peuvent entrer en compétition avec les bactéries pour se lier aux nanoparticules et les empêcher de se lier aux bactéries. Les chercheurs étudient actuellement dans quelle mesure cela pourrait limiter l'efficacité de leur administration de nanoparticules; Ils mèneront également des études sur les animaux afin de déterminer si les particules resteront sensibles au pH dans l'organisme et circuleront suffisamment longtemps pour atteindre leurs cibles.
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Écrit par Petra Rattue