Olomoučtí vědci objevili nový způsob, jak zabránit odolnosti bakterií. Vytvořili bariéru

Nové řešení má podle výzkumníků potenciál v boji se škodlivými patogeny především v lokální dezinfekci či antibakteriální terapii jako součást krycích materiálů či hojicích krémů a mastí.

Nanočástice stříbra se obecně stále více uplatňují v moderní medicíně, kde podporují nebo částečně nahrazují antibiotickou léčbu, a to zejména z důvodu rostoucí rezistence bakterií vůči antibiotikům.

Vědci z Olomouce před třemi lety přišli s objevem, že bakterie si umí i vůči nanostříbru vytvořit odolnost. Zjistili, že tyto nanočástice ztrácejí svůj antibakteriální efekt, pokud se shlukují do větších celků – agregátů.

Slabé místo nanostříbra využívají bakterie prostřednictvím produkce proteinu flagelinu, který podporuje shlukování nanočástic a vznik bakteriální rezistence. K řešení problému použili chemicky upravený grafen.

„Podařilo se nám vytvořit tak silnou vazbu mezi chemickými skupinami na povrchu grafenu a nanočásticemi stříbra, že ji ani obranný mechanismus bakterií nepřekoná. V tom je náš postup unikátní. Nemuseli jsme využít žádné další chemické látky, ale šli jsme cestou mechanické bariéry,“ uvedl David Panáček z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) při olomoucké univerzitě.

Díky výpočtům a simulacím teoretických chemiků se zjistilo a popsalo, jak materiál danou bakterii zničí tím, že silně poškodí její membránu. „Dokázali jsme rovněž, že náš materiál lze využít pro široké spektrum bakterií, které jsou rezistentní vůči běžně používaným antibiotikům,“ dodal Panáček.

V minulosti vědci z UP potlačili obrannou schopnost bakterií využitím přírodních látek. Tehdy k nanočásticím stříbra přidali extrakt z kůry granátového jablka, který blokuje produkci flagelinu. Tím se podařilo zabránit shlukování nanočástic stříbra.

„Výhoda nynějšího řešení spočívá v tom, že vazba nanostříbra ukotveného na kyanografen je natolik silná, že flagelin produkovaný bakteriemi nedokáže nanočástice stříbra shlukovat a ty si zachovávají vysokou antibakteriální aktivitu,“ vysvětlil Aleš Panáček z katedry fyzikální chemie Přírodovědecké fakulty UP.

Tento způsob je podle něj univerzální a bude efektivní i v případě, kdy si bakterie vyvinou schopnost shlukovat nanostříbro pomocí jakéhokoli jiného mechanismu či jiné chemické látky, než je flagelin.

Antibakteriální přípravky, jak je známe v současné medicíně, se používají téměř 80 let. Přesto bakteriální infekce stále představují velký problém – současná medicína je dokonce konfrontována s reálnou hrozbou ztráty účinku antibiotik na bakterie a s tím související schopnosti léčit bakteriální infekce.

„Důležitá je i schopnost vyvinutého materiálu zabránit vzniku infekcí souvisejících s umělými materiály v lidském těle, což je důležité v případě umělých srdečních chlopní nebo kloubních náhrad,“ poznamenal Milan Kolář z Ústavu mikrobiologie Lékařské fakulty a Fakultní nemocnice Olomouc s tím, že je nutný další výzkum, který by umožnil praktické aplikace v klinické medicíně.

Nanočástice stříbra se používají např. pro dezinfekci lékařských nástrojů, jejich antimikrobiální účinky se využívají při krytí ran či popálenin. Zvažuje se též možnost přidat je ve velmi malém množství k antibiotikům, posílit tak jejich účinky a zmírnit problém rezistence bakterií vůči těmto lékům.

„Ukotvené nanočástice vykazují vyšší účinnost než běžně používané nanostříbro a jsou netoxické vůči lidským buňkám. Pevné ukotvení nanostříbra chemickou vazbou navíc zabraňuje jeho případnému uvolnění do organismu,“ řekl na závěr Radek Zbořil z CATRIN.

Práci olomouckých expertů publikoval vědecký časopis Advanced Science.