科学家们开发了一种新材料,只有当致病菌存在时才会释放药物

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布朗大学的科学家们开发了一种新材料,只有当致病菌存在时才会释放药物。当作为绷带使用时,这种水凝胶可以在感染开始时按需提供药物。

过度使用抗生素是细菌产生抗药性的主要原因之一。在正确的时间提供正确的数量可以帮助减缓这一过程,但判断起来可能很麻烦。因此,在这项新的研究中,布朗大学的研究人员开发了一种智能材料,只有在检测到细菌时才会释放其药物载荷。

这种水凝胶是由一种交联的聚合物网络组成的,可以容纳大量纳米颗粒,如抗生素,它们将被紧紧“锁住”。然而,这种材料的设计是为了使这些聚合物在遇到被称为β-内酰胺酶的酶时能够降解,这些酶是由许多致病细菌产生的。这反过来又会释放出纳米颗粒。

这项研究的首席研究员Anita Shukla说:“有趣的是,β-内酰胺酶实际上是抗生素耐药性的一个主要原因,因为它们破坏了β-内酰胺类抗生素,这是我们最常用的一些抗生素。但是我们采取了这种细菌防御机制,并利用它来对付细菌。”

研究小组在实验室培养皿和猪的皮肤样本中测试了这项技术,使用了荧光纳米颗粒,当它们被释放时可以被清楚地追踪到。果然,水凝胶在应对产生β-内酰胺酶的细菌时释放了它们的有效载荷,而其他细菌的酶没有降解这种结构。这表明该技术可以对某些细菌具有选择性而不是其他。

“我们已经开发了一个由细菌触发的智能药物递送系统,”Shukla说。“我们的假设是,像这样的技术,可以减少有效治疗所需的药物量,也可以减少副作用和抗药性的可能性。”

类似的控释水凝胶已经被测试为一种抗癌方式,通过对肿瘤微环境的酸度和温度的反应释放抗癌药物。在这种情况下,该团队表示,新的水凝胶可以作为一种伤口敷料,在感染开始出现时立即有效释放抗生素。

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