IBM 的热激活凝胶可以分解坚硬的细菌生物膜并杀死超级细菌

IBM 的热激活凝胶可以分解坚硬的细菌生物膜并杀死超级细菌

耐药性细菌会带来两种问题——它们在受到普通抗生素攻击时不会死亡,而且会形成粘稠、难以去除的菌落,即生物膜,这意味着即使你试图将它们洗掉,它们仍然会粘在细菌周围。防止它们扩散的新疗法必须采用与其他抗菌产品不同的方法。IBM 的研究人员有了一个新想法,他们说这个想法可以在医院、台面和你的皮肤上发挥作用。

这种新型抗菌水凝胶由 90% 的水制成,加热至体温时会自发凝结。它可以突破生物膜,杀死各种细菌,从大肠杆菌等小细菌到耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等大细菌。这种水凝胶由专门设计的聚合物组成,这些聚合物可生物降解且带正电。当与水混合并加热时,聚合物会自组装成链,形成一种粘稠的凝胶。

该研究小组由新加坡生物工程与纳米技术研究所的杨逸燕 (Yi-Yan Yang) 领导,他们表示,这种凝胶可以加入到面霜、医疗器械的薄膜涂层、伤口治疗和许多其他用途中。

他们的关键突破是这种材料追捕和杀死猎物的方式。与抗生素不同,这种聚合物不会干扰 DNA 或选择性地与细菌细胞壁结合,而是抓住细胞壁并将其撕开,让内容物泄漏出来。这是因为它们带正电荷(与微生物带负电荷的细胞壁相匹配)并且具有疏水性,即不接触水。细菌毫无机会,它们无法像对药物中的蛋白质产生抗性那样对这种攻击方式产生抗性。这是一种物理攻击。

IBM 研究部高级有机材料科学家 James Hedrick 表示,目前研究人员甚至不知道生物膜破坏是如何发生的,他们只是知道生物膜会破坏。“很明显,生物膜破坏以有利的方式相互作用,从而可以清除这些物质,”他说。“它可以去除细胞外蛋白质基质,将其撕碎,然后清除下面的微生物。我们发现这非常令人兴奋。”

该团队几年前首次发明了这种混合物,但当时的治疗方法是使用可生物降解的纳米颗粒,只能针对大型细菌,如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA)。通过改进方法并制作水凝胶,该团队能够扩大其可以处理的微生物范围。

Hedrick 表示,IBM 正在与几家可能的公司洽谈将水凝胶作为新型抗菌产品进行销售。与此同时,他和其他研究人员正在将目光投向另一个目标。“现在我们了解了作用方式,我们开始着手研究病毒,”他说。“这是我们优先考虑的事项——我们正在研究结核病、登革热等目前没有太多解决方案的疾病。这些是我们希望迈向的领域。”

一篇描述新型水凝胶的论文发表在《应用化学》新一期的杂志上。

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