Новости

May 18, 2023

Биоинженерные материалы с избирательной антимикробной токсичностью в биомедицине

Военно-медицинские исследования, том 10, номер статьи: 8 (2023 г.) Цитировать эту статью 2474 Доступов 1 Цитирований 1 Подробности об альтметрических метриках Исправление к этой статье опубликовано 12 июля 2023 г. Это

Военно-медицинские исследования, том 10, номер статьи: 8 (2023) Цитировать эту статью

2474 Доступа

1 Цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Исправление к этой статье опубликовано 12 июля 2023 г.

Эта статья обновлена

Грибы и бактерии поражают людей многочисленными инфекциями и недугами, связанными с патогенами. Большинство широко используемых микробицидных агентов без дискриминации воздействуют на комменсальные и патогенные микроорганизмы. Для выделения и борьбы с патогенными видами микрофлоры были разработаны новые противомикробные препараты, избирательно воздействующие на определенные бактерии и грибы. В обзоре освещены особенности клеточной стенки и антимикробные механизмы, в которых участвуют эти микроорганизмы. За этим следует обзор разработки противомикробных препаратов, которые избирательно борются с определенным сообществом микробов, включая грамположительные и грамотрицательные бактериальные штаммы, а также грибы. Наконец, рассматриваются недавние достижения в стратегии антимикробной иммуномодуляции, которая позволяет лечить инфекции, вызванные микроорганизмами, с высокой специфичностью. Эти основные принципы позволят заядлому читателю разрабатывать новые подходы и соединения для антибактериальных и противогрибковых применений.

Хотя антибиотики были разработаны для борьбы с инфекционными заболеваниями, устойчивость микробов остается постоянной глобальной проблемой [1,2,3]. Устойчивость, развиваемая микроорганизмами через их защитные системы, угрожает здоровью человека, создавая устойчивые штаммы, которые не поддаются уничтожению даже самыми современными антибиотиками [4]. Доступные в настоящее время антибиотики для борьбы с микробными инфекциями быстро становятся неэффективными из-за развития устойчивых к лекарствам штаммов микробов. Антимикробные наноматериалы представляют собой рациональный подход к борьбе с антибиотикорезистентными микробами [5, 6]. Идеальной стратегией борьбы с этими сложными заболеваниями является разработка интеллектуальных противомикробных материалов с избирательной токсичностью в отношении конкретных инфекционных микроорганизмов [7]. В связи с этим несколько исследований были посвящены биоинженерии наноматериалов для настройки и изменения их антибактериальной активности против конкретного патогена. Соответственно, широкий спектр наночастиц был функционализирован биоактивными соединениями, чтобы обеспечить избирательную токсичность против бактерий и грибов. Избирательная токсичность — это способность противомикробных препаратов убивать или ингибировать вредные микробы только при сохранении жизнеспособности клеток-хозяев или здорового микробиома [8].

В настоящем обзоре обобщается разработка умных материалов, избирательно воздействующих на определенные типы микроорганизмов (рис. 1). Представлены клеточные характеристики микробов, включая грамположительные, грамотрицательные бактерии и грибы, а также обсуждаются антимикробные механизмы борьбы с этими микроорганизмами. Затем читатели знакомятся с разработкой современных селективных материалов. Помимо прямого уничтожения микробов с использованием умных наноматериалов, также обобщены самые последние исследования по лечению инфекций микроорганизмов посредством иммунной модуляции. Приобретение таких знаний даст страстному читателю важные подсказки по эффективному контролю микробных инфекций с высокой селективностью и низким уровнем побочных эффектов.

Схематическая иллюстрация избирательной токсичности материала для борьбы с конкретными микробами. Домены, связывающие клеточную стенку, могут избирательно прикрепляться и убивать патогенные бактерии. Благодаря наличию лиганда, прикрепленного к наночастицам серебра, наноплатформа может специфически связываться с патогеном в качестве нацеливающих лигандов для дискриминации бактериальных штаммов и придания селективного антибактериального действия.

Бактерии подразделяются на грамположительные и грамотрицательные штаммы. Внутренние или цитоплазматические мембраны обеих групп бактерий сходны; при этом внешние оболочки клеток существенно различаются, что объясняет их толерантность и чувствительность к противомикробным препаратам. Подобные различия обуславливают необходимость разработки особых стратегий их искоренения [9, 10].