Сахароза и лимонная кислота являются обычными ингредиентами в чашке чая. Но в качестве соединения NADES (природных растворителей глубокой эвтектики) эти вещества в комбинации могут убивать бактерии так же эффективно, как если бы их задавил бульдозер.
Фотодинамическая терапия уже несколько лет используется для лечения некоторых видов рака. Лечение является результатом комбинации светоактивируемых материалов (фотосенсибилизаторов), а сам свет убивает раковые клетки или предраковые состояния.
Кристин Опсвик Викене использовала свою докторскую диссертацию для изучения того, как можно использовать фототерапию против бактерий в инфицированных поверхностных ранах. Результаты настолько поразительны, что собственная инновационная инициатива университета, Inven2, подала заявку на патент вместе с Opsvik Wikene и ее главным наставником, профессором Hanne Hjorth Tønnesen.
В принципе, ученые открыли новый тип растворителей, применяемых к светоактивируемым материалам, используемым в бактерицидной фототерапии, но мы рассматриваем несколько возможностей. На рынке существует существенная потребность в этом типе обработки., - говорит менеджер по технологической стратегии Ян Сольберг из Inven2 - университетской инновационной компании.
С таким же успехом можно сразу выучить новый научный термин: Эвтектические растворители. По сути, патентная заявка касается уничтожения бактерий с помощью эвтектических растворителей природных веществ. Растворители называются NADES, что означает «натуральные глубокие эвтектические растворители».«Эвтектический растворитель - это растворитель, температура плавления которого ниже температуры плавления исходных растворяющих веществ.
"Первоначальная идея состояла в том, чтобы приготовить смеси НАДЭС для растворения фотосенсибилизаторов, группы веществ, оказывающих бактерицидное действие при освещении светом с "правильной" длиной волны.
Но потом мы обнаружили, что NADES сами по себе, без фотосенсибилизаторов, обладают бактерицидным эффектом», - объясняет Хьорт Тённесен.
Бактерицидные эффекты проявляются уже тогда, когда растворители используются сами по себе, но эффект усиливается, когда растворители подвергаются воздействию света с определенной длиной волны. А если дополнительно добавить фотосенсибилизаторы, то эффект еще сильнее. «Мы показали, что в некоторых обстоятельствах необходимо лишь небольшое количество», - говорит Opsvik Wikene..
Вполне вероятно, что фотодинамическая терапия убивает бактерии, устойчивые к антибиотикам, так же легко, как и другие бактерии.
Это делает патентную заявку еще более интересной, поскольку устойчивые к антибиотикам бактерии представляют собой быстро растущую проблему в современном здравоохранении.
Были попытки создать бактерии, устойчивые к фотодинамической терапии, но пока бактерии кажутся беззащитными. Для сравнения, потребовалось всего пару лет после того, как пенициллин стал использоваться, прежде чем бактерии, устойчивые к пенициллину, стали фактом. - говорит Опсвик Викене.
Похоже, Кристине Опсвик Викене и Ханне Хьорт Тоннесен значительно улучшили противомикробную фотодинамическую терапию.
Результаты показывают, что наши специальные составы очень хорошо подходят для лечения поверхностных инфекций тела. Например, растущей проблемой являются раны на ногах у диабетиков, и мы считаем, что наши составы могут останавливать опасные инфекции, возникающие в этих типах Соединения также должны быть эффективны против акне, инфицированных ожогов или при лечении язв в ротовой полости», - говорит Хьорт Тённесен.
Два ученых подчеркивают, что пройдет некоторое время, прежде чем вы сможете купить новые противомикробные вещества в местной аптеке.
Бактерицидный эффект пока только продемонстрирован в лаборатории. Мы должны провести эксперименты с участием животных, а затем клинические исследования на людях, прежде чем это станет коммерческим продуктом. Но мы всем сердцем верим, что обнаружили нечто очень интересное, - говорит Опсвик Викене.
Одна пробирка содержит сахарозу, такую же, как сахар, который вы держите в своем домашнем шкафу. Сахароза представляет собой твердое вещество при комнатной температуре. Вторая пробирка содержит тип сахара, называемый глюкозой, тоже твердое вещество - а третья пробирка содержит соединение, состоящее из двух сахаров», - объясняет она.
Как по волшебству, примечательно то, что третья пробирка, содержащая состав, представляет собой жидкое вещество. Жидкое соединение содержит точно такое же количество молекул сахарозы и глюкозы; это само соединение создает отчетливую структуру, которая делает его жидким.
Opsvik Wikene также обнаружил, что соединения NADES имеют разные пропорции. Общим достоинством всех соединений является то, что они содержат вещества, присутствующие в клетках нескольких типов; такие вещества, как сахара, аминокислоты, органические кислоты, такие как лимонная кислота и т. д.
Бактерицидный эффект соединений NADES, вероятно, является результатом образования свободных радикалов, короткоживущих и реактивных химических соединений, когда соединения находятся в контакте с бактериями вблизи света.
Мы думаем, что эти свободные радикалы атакуют все типы молекул в бактериальной клетке - как внешнюю мембрану, так и ДНК внутри клетки. Бактерии остаются беззащитными, потому что им не удается выработать устойчивость к такому существенному атака: Это почти как переехать бактерии бульдозером», - заявляет Хьорт Тённесен.
Свободные радикалы, в принципе, также атакуют здоровые клетки рядом с уничтожаемыми бактериями, но, к счастью, фотосенсибилизаторы, растворенные в NADES, быстрее передаются бактериям, чем здоровым клеткам тела.
«Это означает, что у нас есть временные рамки: если мы применим NADES с фотосенсибилизатором и немедленно осветим зараженную область, мы сможем убить бактерии до того, как пострадают окружающие области», - говорит Хьорт Тённесен.
Растворители NADES обладают особой способностью; они могут растворять как водорастворимые вещества, так и нерастворимые в воде вещества. Это дает NADES возможность использовать широкий спектр фотосенсибилизаторов.
«Если этот метод лечения окажется столь же многообещающим, как кажется, мы можем легко добиться огромного коммерческого успеха», - говорит Ян Сольберг из Inven2. много интересного.
Самым непосредственным применением этих методов является применение этих методов к инфицированным ранам ног и другим поверхностным типам ран. Часто у пожилых людей, особенно у курильщиков и диабетиков, могут образовываться раны на ногах из-за ограниченного кровообращения. Эти раны часто плохо поддаются лечению, болезненны и легко инфицируются. Но мы предполагаем, что с помощью этого нового метода медсестры на дому могут наносить растворитель NADES на такие раны и впоследствии активировать бактерицидные вещества светом «правильной длины волны», - говорит Сольберг.
Раны на ногах не исчезнут только потому, что бактерии погибнут, но будет очень выгодно избавиться от всех инфекций.
Сольберг отмечает, что бактерицидная фотодинамическая терапия известна уже давно, но она стала еще более интересной областью исследований после того, как устойчивость к антибиотикам стала растущей проблемой.
Вещества, используемые для уничтожения бактерий с помощью этого метода, часто представляют собой большие молекулы, которые трудно растворить. Однако соединения NADES обладают характеристиками, которые облегчают растворение этих веществ и открывают множество возможностей. Патент применение особенно интересно еще и потому, что растворители сами по себе, по-видимому, обладают бактерицидным эффектом как с использованием света, так и без него», - говорит Сольберг.
Inven2 теперь надеется, что фармацевтическая компания купит права, описанные в патенте, или что некоторые инвесторы заинтересуются и создадут новую компанию.
Обычно необходимо провести серьезные клинические испытания, прежде чем новый фармацевтический препарат может быть одобрен, но в этом случае, по крайней мере, несколько соединений NADES состоят из веществ, которые имеют документально подтвержденный эффект. Кристин Опсвик Викене В примере описан NADES, который просто состоит из сахарозы и лимонной кислоты, оба вещества вы найдете в своей обычной чашке чая. Мы надеемся, что с этими обычными веществами будет легче получить разрешение на лечение ран», - говорит Солберг.
Однако Inven2 хочет помочь таким образом, чтобы ученые могли получить ресурсы, например, для изучения того, какие бактерии наиболее распространены в ранах ног, и насколько эффективно NADES их уничтожает.
«Впредь мы будем обращаться в Норвежский исследовательский совет за финансированием инициативы Biotek2021. Это проложит путь к более существенному финансированию этого интересного проекта», - объясняет Солберг.
Двое ученых до сих пор проверяли действие NADES, среди прочего, на следующие бактерии: Escherichia coli, обычные кишечные бактерии, Enterococcus faecalis, которые часто вызывают инфекции внутри полости рта, Staphylococcus aureus, которые могут вызывать длинный ряд инфекций., Staphylococcus epidermidis, который может образовывать биопленку на катетере и других имплантатах, Pseudomonas aeruginosa, которая часто встречается в инфицированных ранах, и Klebsiella pneumoniae, которые часто вызывают пневмонию и госпитальные инфекции.
Испытания проводились Северным институтом стоматологических материалов (NIOM) в рамках более крупного совместного проекта. Соединения NADES также уничтожают грибок Candida albicans, который может вызывать инфекции полости рта и половых органов, особенно у женщин.
ФАКТЫ О НАДЭ Эвтектические растворители на основе синтетических и часто токсичных веществ ранее применялись в качестве растворителей в органическом синтезе. В 2011 году голландские ученые обнаружили, что вещества, присутствующие во многих типах клеток, часто в больших количествах, обладают в определенных пропорциях способностью создавать эвтектические растворители. Это открытие легло в основу нового исследования UiO. Но что такое НАДЕС на самом деле? Opsvik Wikene представляет три небольших пробирки, чтобы объяснить, что это такое.