Nanosponge mops up mrsa toxin in bloodstream


Nanosponge mops up mrsa toxin in bloodstream

Les scientifiques des États-Unis ont développé de minuscules éponges fabriquées à partir de nanoparticules déguisées en globules rouges qui peuvent absorber une large gamme de toxines dangereuses dans le sang, telles que des bactéries comme le SARM et E. coli , Et même le venin de serpent et d'abeille. Ils suggèrent que leur technologie, qui jusqu'à présent a été démontrée pour fonctionner chez la souris, offre une nouvelle façon d'éliminer les toxines causées par un large éventail de pathogènes.

L'équipe, du département de NanoEngineering et du Moores Cancer Center de l'Université de Californie (UC), à San Diego, rend compte de ses conclusions dans le numéro 14 avril en ligne de la revue Natural Nanotechnology .

La nanotechnologie se préoccupe de manipuler des morceaux de matériaux si petits, ils sont mesurés en nanomètres, soit un milliardième de mètre (10 moins moins 9 mètres). Il faudrait un million de morceaux de matière mesurés en nanomètres pour couvrir la tête d'une broche.

Dans ce cas, les "nanosponges" développés par les chercheurs ont un diamètre d'environ 85 nanomètres et sont constitués d'un noyau de polymère biocompatible enveloppé dans des segments de membranes de globules rouges.

L'auteur principal Liangfang Zhang, professeur de nano-ingénierie à l'École de génie de l'UC San Diego Jacobs, déclare dans un communiqué de presse que leurs nanosponges offrent une nouvelle façon d'éliminer les toxines de la circulation sanguine:

"Au lieu de créer des traitements spécifiques pour les toxines individuelles, nous développons une plate-forme qui peut neutraliser les toxines causées par un large éventail d'agents pathogènes, y compris le SARM et d'autres bactéries résistant aux antibiotiques".

Zhang et ses collègues suggèrent également que leur travail pourrait conduire à des traitements non spécifiques aux espèces pour les piqûres de serpents toxiques et les piqûres d'abeilles. Cela rendrait plus probable que les personnes à risque et les professionnels qui les traitent auront des thérapies qui sauvent des vies lorsqu'elles en ont le plus besoin.

Les nanosponges détruisent la gamme des toxines formant des pores, par exemple, du SARM

Les nanosponges sont capables de détruire les «toxines formant des pores», c'est-à-dire les agents qui détruisent les cellules en perçant des trous dans leurs membranes.

Comme ils peuvent absorber différentes toxines formant des pores, indépendamment de leur composition moléculaire, ils offrent un avantage significatif par rapport aux autres technologies anti-toxines qui nécessitent que chaque type de toxine ait son propre anti-toxine sur mesure, explique l'équipe.

Pour l'étude, Zhang et ses collègues ont testé la façon dont leurs nanosponges ont traité de la toxine alpha-hémolysine à partir de SARM chez la souris.

La pré-injection des souris avec les nanosponges permettait à 89% d'entre elles de survivre à des doses létales de la toxine. Donner leur injection après la dose mortelle a entraîné une survie de 44%.

L'équipe vise à développer des thérapies approuvées en utilisant leur approche. L'une des premières applications qu'ils veulent développer est un traitement pour le SARM, c'est pourquoi ils ont choisi d'étudier l'une des toxines les plus virulentes que produit la bactérie résistant aux médicaments.

Nanosponges couvertes dans la membrane des globules rouges

L'un des premiers types de cellules que les toxines formant des pores attaquent une fois qu'elles pénètrent dans le corps sont des globules rouges. Quand un groupe de toxines frappe la même cellule, elle forme un pore dans lequel se déverse un flux d'ions incontrôlé, à cause duquel la cellule meurt.

Étant couverts de globules rouges, les nansponges ressemblent à des globules rouges et servent de leurres pour collecter les toxines. Les éponges absorbent les toxines néfastes, les détournant ainsi de leurs cibles cellulaires.

Pour couvrir les nanosponges dans les globules rouges ou les peaux, l'équipe a d'abord séparé les globules rouges d'un petit échantillon de sang dans une centrifugeuse, puis les mettre dans une solution qui les fait gonfler et éclater. Cela libère l'hémoglobine et laisse derrière lui les globules rouges.

Ils ont ensuite mélangé les globules rouges avec les nanosponges en forme de boule jusqu'à ce qu'ils soient enduits de membrane de globules rouges.

En raison des échelles impliquées, une seule membrane sanguine a suffisamment de peau pour couvrir plusieurs milliers de nanosponges (les éponges sont environ 3 000 plus petites qu'un globule rouge).

Les nanosponges dissimulées à mesure que les globules rouges évitent le système immunitaire

Un autre avantage de couvrir les nanosponges dans les globules rouges est qu'ils peuvent survivre un certain temps dans la circulation sanguine avant d'être attaqué par le système immunitaire.

Dans une étude antérieure, l'équipe avait déjà montré comment les nanoparticules déguisées en globules rouges pouvaient être utilisées pour délivrer des médicaments contre le cancer directement aux tumeurs.

Dans cette étude, les nansponges avaient une demi-vie de 40 heures dans la circulation sanguine de la souris. Finalement, les nanosponges et leurs charges toxiques capturées ont été décomposées en toute sécurité dans le foie, sans dommage détectable.

Chaque Nanosponge dépeint beaucoup de molécules toxiques

Juste une dose de nanosponges suffit à inonder la circulation sanguine, dépasser les globules rouges et intercepter les toxines.

En expérimentant avec les éponges dans les tubes à essai, l'équipe a constaté que chaque nanosponge pouvait absorber quelques molécules de chaque toxine, selon la toxine.

Par exemple, une seule nanospongie peut se réchauffer autour de 85 molécules de la toxine alpha-hémolysine que le SARM produit , Ou 30 toxines d'éthylène ou des monomères de 850 melittin, les deux toxines dans le venin d'abeille.

Chez les souris, les chercheurs ont trouvé l'injection de nanosponges et de la toxine de l'alpha-hémolysine ensemble dans un rapport de 1 nanosponge à toutes les 70 molécules de toxine, neutralisé la toxine et ne causait aucun dommage détectable.

L'équipe veut maintenant tester les nanosponges dans les essais cliniques.

Les fonds de la National Science Foundation, de l'Institut national du diabète et des maladies digestives et rénales ont aidé à financer l'étude.

La nanotechnologie est un domaine en pleine expansion qui crée des matériaux avec des propriétés remarquablement variées et nouvelles, et avec un énorme potentiel dans de nombreux secteurs, allant des soins de santé à la construction et à l'électronique. En médecine, les nanotechnologies promettent de révolutionner l'administration de médicaments, la thérapie génique, le diagnostic et de nombreux domaines de recherche, de développement et, comme l'indique cette étude, une application clinique.

Les scientifiques pensent également que la nanocience et la nanotechnologie pourraient aider la cartographie de l'activité cérébrale pour le cerveau que le projet du génome humain a fait pour la génétique.

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