«По сути, мы могли наткнуться на волшебную пулю», — сказал Дэвид Фокс, исследователь проекта из Национальной лаборатории Лос-Аламоса. «Благодаря надежной стратегии скрининга наша исследовательская группа определила уникальный класс материалов, известных как ионные жидкости, которые нейтрализуют патогены, образующие биопленку, и доставляют лекарства через кожу», — сказал он.«Мы расширили наши текущие возможности в области противомикробных платформ с ионными жидкостями до новых высот, сотрудничая с доктором Митраготри из UCSB, который является экспертом в платформах трансдермальной доставки лекарств. Слияние имело смысл», — заявил Фокс.«В нескольких случаях мы обнаружили, что ионная жидкость была более эффективной для биопленки, чем стандартный отбеливатель, и проявляла минимальное цитотоксическое действие на линии клеток человека (в отличие от отбеливателя).
Это имеет прекрасные перспективы для содействия доставке антибиотиков к патогену за счет разрушения биопленки, но «Что самое интересное, сами ионные жидкости довольно эффективны для нейтрализации патогенов», — сказал Фокс.Он отметил, что эта работа может иметь особенно полезное применение для лечения военных в армии, где солдаты в полевых условиях могут подвергаться бактериальным инфекциям, которые особенно трудно поддаются лечению.
Биопленки часто сохраняются на периферии реальной раны под неповрежденным здоровым слоем кожи, и сложность их лечения в значительной степени связана с тем, что внешний слой кожи, роговой слой, является естественным барьером для доставки лекарств.«Если бактериальная биопленка может быть разрушена, доставка антибиотиков значительно усиливается, и любые рассредоточенные патогены обычно восстанавливаются до нормальной чувствительности к антибиотикам», — сказал Фокс. «Кроме того, многие бактериальные инфекции в ранах проникают под внешний слой кожи, роговой слой и глубоко в ткани (эпидермис и дерму). Эти материалы способны проникать через кожу и эффективно переносить антибиотики в самые глубокие слои».«Ясно, что ионные жидкости принесут особую пользу нашим воинам там, где вероятно воздействие биологических агентов во враждебной среде.
Местное применение в качестве профилактики или прямого лечения открытой раны может выиграть достаточно времени, чтобы добраться до надлежащих медицинских учреждений, когда они находятся в суровая обстановка », — сказал он. Важно отметить, что ионные жидкости могут быть получены из очень дешевых исходных материалов, одобренных FDA и чрезвычайно устойчивых к высоким температурам и давлениям, которые являются необходимыми характеристиками для коммерциализации в реальных приложениях.В новаторской рукописи, опубликованной на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Science, в рамках совместной работы Лос-Аламоса, Калифорнийского университета Санта-Барбары, Государственного университета Дикси и Университета Северной Аризоны исследователи исследовали использование ионных жидкостей как в согласованные усилия по борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериальными биопленками в коже, а также для местной трансдермальной доставки лекарств. Комплексная стратегия привела к идентификации ионных жидкостей, которые эффективно разрушают биопленки, нейтрализуют патогены и улучшают доставку антибиотика в кожу.
Биопленки — основная причина хронических ран и их перерождения. Раны от инфицированных хирургических разрезов приводят к дополнительным больничным дням на 1 миллион дней. Дополнительные причины бактериально инфицированных ран включают травмы, а также язвы диабетической стопы, венозные язвы ног и пролежни.Общее экономическое бремя кожных заболеваний оценивалось примерно в 96 миллиардов долларов в 2004 году, а распространенность кожных заболеваний и расходы на их лечение увеличивались за последние три десятилетия.
Бактериальные инфекции кожи являются одними из наиболее частых диагнозов у пациентов больниц, составляя около 10% всех посещений больниц. Инфекции Staphylococcus aureus, приобретенные в больницах, на которые приходится только 16% внутрибольничных инфекций, по оценкам, приводят к дополнительным расходам пациентов на 9,5 миллиардов долларов и 12 000 смертей ежегодно.
Комплексный подход уникален тем, что команда исследовала панель синтезированных в компании ионных жидкостей и позволила открыть одну ионную жидкость, холин-геранат, которая показала превосходную антимикробную активность, минимальную токсичность для эпителиальных клеток, а также кожи и эффективную усиление проницаемости для доставки лекарств. В частности, холин-геранат был сравним или более эффективен, чем обработка отбеливателем против установленных биопленок Salmonella enterica и Pseudomonas aeruginosa, соответственно.
Кроме того, холин-геранат увеличивал доставку цефадроксила, антибиотика, более чем в 16 раз в глубокие тканевые слои кожи, не вызывая раздражения кожи.