Vědci z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR a Technické univerzity v Liberci vyvinuli ve spolupráci s vědci Mikrobiologického ústavu AV ČR, Kliniky popáleninové medicíny 3. lékařské fakulty UK a Univerzity P. J. Šafárika v Košicích nový antibakteriální materiál, který kombinuje netkané nanotextilie s unikátními sloučeninami s antibiotickým účinkem. Materiál nazvaný NANO-LPPO může najít široké uplatnění jako kryt ran, např. popálenin, bránit bakteriálním infekcím, a tím napomoci při jejich léčbě a hojení.
Vzhledem k tomu, že se stále více kmenů bakterií stává rezistentními vůči běžným antibiotikům, roste potřeba nových látek s antibiotickými účinky. Velmi nadějnou novou třídou látek jsou tzv. lipofosfonoxiny (LPPO) vyvinuté v týmu Dominika Rejmana z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR (ÚOCHB) ve spolupráci s Liborem Krásným z Mikrobiologického ústavu AV ČR (MBÚ).
„Lipofosfonoxiny představují velkou naději pro novou generaci antibiotik. Nemusí pronikat do bakterií, ale působí na povrchu, kde narušují bakteriální buněčnou membránu. Díky tomu jsou schopné ničit bakterie účinně a rychle,“ říká Dominik Rejman z ÚOCHB.
„Velkou výhodou LPPO je limitovaná schopnost bakterií vytvářet si vůči nim rezistenci. V experimentu trvajícím několik týdnů se nám nepodařilo nalézt bakterie odolné vůči těmto látkám, zatímco proti známým antibiotikům vznikala rezistence relativně snadno,“ vysvětluje Libor Krásný z MBÚ.
LPPO mají potenciál zejména tam, kde je potřeba okamžitý cílený zásah, jako v případě kožních infekcí. Pro takové použití je však třeba zkombinovat tyto látky s vhodným materiálem, který zajistí jejich lokální účinek bez nutnosti dostávat je do oběhového systému. To snižuje zátěž organismu a usnadňuje použití.
Takovým vhodným materiálem se ukázala být polymerní nanovlákna vyvinutá v týmu Davida Lukáše z Technické univerzity v Liberci. Vědci je zkombinovali s látkami LPPO a připravili tak nový typ obvazového materiálu pro kožní rány s bakteriální infekcí. Jeho hlavní výhodou je, že antibakteriální LPPO se z něj uvolňují postupně a v závislosti na přítomnosti a rozsahu infekce.
„Výzkum a vývoj NANO-LPPO materiálu navazuje na klinické hodnocení zdravotnického prostředku NANOTARDIS, které jsme nedávno úspěšně dokončili ve spolupráci s Krajskou nemocnicí v Liberci, FN Královské Vinohrady a FN Bulovka. Tento prostředek svými morfologickými a fyzikálně-chemickými vlastnostmi podporuje hojení čistých akutních ran,“ říká David Lukáš z Fakulty přírodovědně-humanitní a pedagogické Technické univerzity v Liberci. „Tato spolupráce s kolegy z ÚOCHB významně posouvá možnosti použití funkcionalizovaných nanovlákenných materiálů do oblastí chronických a infikovaných ran.“
„Použitý nanomateriál se rozkládá působením enzymů na neškodné molekuly. LPPO jsou jeho pevnou součástí a uvolňují se z něj převážně při tomto rozkladu. Ten je navíc značně urychlován v přítomnosti bakterií, které produkují rozkladné enzymy. To znamená, že čím více bakterií je v ráně, tím rychleji se materiál rozkládá a tím více aktivních látek se uvolňuje do postiženého místa a podporuje hojení a regeneraci měkké tkáně,“ vysvětluje působení materiálu Dominik Rejman.
„Naše experimenty na myších potvrdily schopnost NANO-LPPO zabránit infekcím v ráně, a tím urychlit její hojení a regeneraci. Tam, kde jsme je použili, k rozšíření infekce prakticky nedošlo. Pokud dopadnou klinické testy dobře, může to znamenat velký pokrok v léčbě popálenin a jiných vážných poranění, kde infekce představují akutní hrozbu a závažnou komplikaci léčby,“ doplňuje odborník na hojení ran Peter Gál z 3. LF UK, LF Univerzity P. J. Šafárika v Košicích a Východoslovenského ústavu srdcových a cievnych chorôb.
Z aplikačního hlediska je materiál NANO LPPO zajímavý pro výrobce léčivých přípravků a zdravotnických prostředků. Na jeho komercializaci spolupracují IOCB TECH, dceřiná společnost ÚOCHB, a Charles University Innovations Prague, dceřiná společnost Univerzity Karlovy, které byly zřízeny za účelem přenosu výsledků akademického výzkumu do praxe. Ty v současnosti hledají vhodného komerčního partnera.
Výsledky rozsáhlé interdisciplinární studie byly publikovány v časopisu Scientific Reports.
Původní článek
- Do Pham, D. D., Jenčová, V., Kaňuchová, M., Bayram, J., Grossová. I., Šuca, H., Urban, L., Havlíčková, K., Novotný, V., Mikeš, P., Mojr, V., Asatiani, N., Kuželová Košťáková, E., Maixnerová, M., Vlková, A., Vítovská, D., Šanderová, H., Nemec, A., Krásný, L., Zajíček, R., Lukáš, D., Rejman, D. & Gál, P. Novel lipophosphonoxin-loaded polycaprolactone electrospun nanofiber dressing reduces Staphylococcus aureus induced wound infection in mice. Sci Rep 11, 17688 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-96980-7
