Bakteriella infektioner som riktar sig mot tarmen kan orsaka tillstånd som sträcker sig från obekväma till dödliga. Även om det är lätt att skylla på bakterierna, det är faktiskt toxinerna som bakterierna producerar som utlöser inflammation, diarre, feber och kramper. Behandlingsstrategierna inkluderar vanligtvis urskillningslösa antibiotika som slaktar hälsofrämjande tarmbakterier tillsammans med sjukdomsframkallande mikrober. Forskare rapporterar nu utvecklingen av en mikrogelavskiljare som riktar sig mot toxiner istället för bakterier.

Forskarna kommer att presentera sitt arbete idag vid 255:e National Meeting &Exposition of the American Chemical Society (ACS).

"Vi vill utveckla en ny terapi som bygger på att ta bort toxinerna snarare än att döda både de goda och dåliga bakterierna, säger Alexander Kuehne, Ph.D. "På detta sätt kan inflammation minskas samtidigt som den stödjer den naturliga tarmfloran och håller de dåliga bakterierna i avstånd."

För ungefär tre decennier sedan, Kuehne säger, forskare utvecklade en partikel som använde elektronisk laddning för att binda toxiner i tarmen. Det tog sig till det kliniska teststadiet, han säger, men hade för många ospecifika mål för vidareutveckling. Denna idé var grunden, fastän, för Kuehnes teams pågående projekt. "Våra medarbetare på sjukhuset ser dagligen patienter med allvarliga bakterieinfektioner, "säger Kuehne, som är baserad vid Leibniz Institute for Interactive Materials (Tyskland). "Vi ville gå tillbaka till metoden för att ta bort toxiner och utveckla ett alternativ till antibiotikabehandling."

Forskarna började undersöka mikrogelpartiklar som ett sätt att fånga upp och ta bort toxiner från tarmen. Mikrogelerna består av en polyetylenglykolmatris framställd med mikrofluid teknik. Denna metod ger möjlighet att införliva toxinbindande molekyler direkt i mikrogelmatrisen.

Som ett testfall, forskarna tog steg mot att utveckla en mikrogel som riktar sig mot toxiner från C. difficile , en bakterieslag som är svår att utrota och kan vara dödlig. C. difficile kan orsaka kramper, feber och, oftast, vattnig diarré, vilket kan leda till svår uttorkning.

C. difficile producerar flera toxiner som inkluderar proteinet lektin, erbjuder ett mål för mikrogelbindning. Lektiner inkluderar en region som binder till glykaner, socker som dekorerar ytan på cellmembranen. Kuehnes team införlivade ett glykanmotiv i mikrogelerna, och testade om lektin skulle hålla fast vid de mikrogelbundna sockrarna. "Vi såg att lektinmolekylerna upptas fint av mikrogelerna, "Kuehne säger." Nu har vi testat om vi kan binda de verkliga gifterna. "

I framtida forskning, Kuehnes team planerar att införliva molekyler i mikrogelerna som är kända för att bryta ner och inaktivera toxinerna.