Антибиотики более эффективны, когда они могут воздействовать на свою мишень непосредственно в месте заражения, без разбавления. В журнале Angewandte Chemie американские ученые описывают синтетическую химическую ловушку, которая продвигается к месту действия в жидкости организма, а затем заманивает бактерии внутрь, чтобы отравить их. В исследовании говорится, что одной из основных функций микроустройства является связь с его целью.
Ученые создали новое многофункциональное оружие для решения распространенной медицинской проблемы, заключающейся в том, что большинство лекарств растворяются в жидкостях организма, прежде чем они смогут проявить свою функцию. Было бы более эффективно, если бы лекарство и его мишень были объединены, чтобы меньше лекарств тратилось впустую. Совместно с Джозефом Ваном из Калифорнийского университета в Сан-Диего исследователи разработали самодвижущуюся химическую ловушку для захвата и уничтожения патогенов. Авторы сообщают, что он работает путем последовательного высвобождения химических веществ из автономного микроустройства, похожего на контейнер, и может быть особенно полезен против желудочных патогенов.
Ученые разработали устройство для микроплавания с луковичным характером. Его сердцевина представляла собой бусину двигателя из металлического магния, которая была частично покрыта несколькими полимерными покрытиями, каждое из которых выполняло свою функцию. В кислой среде, такой как желудочная кислота, шарики магния реагировали с кислотой с образованием пузырьков водорода, которые толкали микропловца вперед, подобно подводной лодке, управляемой струей газа. Путешествие устройства закончилось, когда оно застряло в стене, например, в слизистой оболочке желудка. Как только магниевый двигатель растворился и истощился, осталась полую структура примерно в тридцать раз больше бактерии, похожая на пустой многостенный сферический мешок.
Сумка сработала как ловушка. Полое микроустройство заманило в себя бактерии, а затем стало ядовитой клеткой. Его внутренние стенки были сделаны из растворимого в кислоте полимера, включающего аминокислоту серин - вещество, которое сигнализирует о пище кишечной бактерии Escherichia coli. Растворяющийся полимер высвободил серин, который посредством явления, называемого хемотаксисом, заставил бактерии двигаться к источнику. Под микроскопом исследователи наблюдали скопление бактерий внутри полой сферы.
На последнем этапе активируется токсин. Полимерный слой растворился и высвободил ионы серебра, убившие бактерии. Этот многоступенчатый путь представляет собой новый подход к повышению эффективности антибиотиков. Авторы также видят в этом «первый шаг к химическому взаимодействию между синтетическими микроплавунцами и подвижными микроорганизмами». Они считают, что эта концепция может быть расширена до различных применений обеззараживания; например, в пищевой и медицинской промышленности или для обеспечения безопасности и восстановления окружающей среды.