Учёные впервые использовали микромоторы для лечения бактериальной желудочной инфекции

Учёные впервые использовали микромоторы для лечения бактериальной желудочной инфекции

Нанотехнологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего впервые продемонстрировали использование микромоторов в лечении бактериальных инфекций желудка. Эти маленькие устройства размером в половину толщины человеческого волоса быстро перемещаются по желудку, нейтрализуя желудочную кислоту, а затем при нужном показателе pH сбрасывают свой груз антибиотиков. Исследователи опубликовали текст работы в издании Nature Communications.

Микромоторы

По словам учёных, этот метод доставки антибиотиков с использованием микромоторов поможет в лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта и желудка с помощью чувствительных к кислоте лекарств. Метод разработали исследовательские группы, которыми руководят профессоры Калифорнийского университета Джозеф Ванг и Лианфан Жанг. Профессоры Ванг и Жанг провели операцию на живом организме, и в этом исследовании доставляющие лекарства электромоторы были впервые использованы для лечения бактериальной инфекции.

Желудочная кислота может оказать разрушительное воздействие на такие лекарства при приёме внутрь как антибиотики и препараты на основе протеина. Пациенты обычно принимают лекарства для лечения бактериальных инфекций, язвы и других заболеваний желудка вместе с дополнительными препаратами для сокращения выделения желудочной кислоты, которые называются блокираторами протонной помпы. Но длительный приём блокираторов протонной помпы сопровождается побочными эффектами, среди которых головные боли, диарея и утомляемость. В более серьёзных случаях они вызывают депрессию или повышают тревожность.

Микромоторы обладают встроенным механизмом для нейтрализации желудочной кислоты и эффективной доставки антибиотиков в желудок без использования блокираторов протонной помпы.

«С помощью микромоторов лечение становится одноэтапным – нейтрализация кислоты и терапевтическое действие объединяются», – рассказывает участница группы профессора Ванга и соавтор исследования Берта Эстебан-Фернандес де Авила.

Каждый микромотор состоит из сферического магниевого ядра, покрытого защитным слоем диоксида титана, за которым следует слой антибиотика кларитромицина и внешний слой положительно заряженного полимера под названием хитозан, который позволяет моторам прилипать к стенкам желудка.

Эффективности устройства способствует движение микромоторов, которые в качестве топлива используют желудочную кислоту. Магниевое ядро участвует в химической реакции с желудочной кислотой, что создаёт поток водородных миропузырьков, которые перемещают моторы внутри желудка. Также эта реакция на время снижает количество кислоты в желудке, повышая показатель pH до уровня, при котором микромоторы могут выбросить груз антибиотиков, начиная лечение. В течение суток показатель pH нормализуется.

В организме

Исследователи протестировали действие микромоторов на мышах, больных хеликобактериозом. Снабжённые клинической дозой антибиотика кларитромицина микромоторы поступали в желудок мышей один раз в день на протяжении пяти дней. Учёные подсчитали количество бактерий в желудке каждой мыши и обнаружили, что лечение с помощью микромоторов оказалось несколько эффективнее, чем применение той же дозы антибиотиков совместно с блокираторами протонной помпы.

Микромоторы, в основном, состоят из биоразлагаемых материалов. Магниевые ядра и полимерные слои растворяются в желудочной кислоте, не образуя вредных остатков.

Учёные заявляют, что хотя результаты выглядят многообещающе, работа ещё находится на начальном этапе. Исследователи планируют провести дальнейшие испытания, чтобы усилить терапевтическую эффективность микромоторов в организме и сравнить новый метод лечения болезней желудка с традиционными. Также специалисты намерены протестировать использование различных лекарств в паре с микромоторами для лечения многих болезней желудка и желудочно-кишечного тракта. Учёные утверждают, что их разработка позволит использовать синтетические моторы внутри организма в качестве подвижной платформы для лечения болезней.