Den dendritiska hydrogeln är ett antibiotikafritt skydd för sår som dödar läkemedelsresistenta bakterier. Kredit:Malkoch Group/KTH Kungliga Tekniska Högskolan
I kampen mot multiresistenta bakterier, forskare i Sverige har utvecklat en ny typ av antibiotikafritt skydd för sår som dödar läkemedelsresistenta bakterier och inducerar kroppens egna immunsvar för att bekämpa infektioner.
Rapporterar in Journal of the American Chemical Society , forskare från Kungliga Tekniska Högskolan, Karolinska Institutet och Karolinska Universitetssjukhuset säger att den nya behandlingen baseras på specialutvecklade hydrogeler som består av polymerer som kallas dendritiska makromolekyler.
KTH-professor Michael Malkoch säger att hydrogelerna bildas spontant när de sprayas på sår och är 100 procent nedbrytbara och giftfria. "Dendritiska hydrogeler är utmärkta för sårförbandsmaterial på grund av deras mjuka, vidhäftande och böjliga taktila egenskaper, som ger perfekt kontakt med huden och bibehåller den fuktiga miljön som är fördelaktig för optimal sårläkning, " han säger.
De antibakteriella effekterna av hydrogelerna har ännu inte förståtts fullt ut, men nyckeln ligger i dessa makromolekylers struktur. Det kännetecknas av välordnade grenar som slutar med ett överflöd av katjoniska, laddade kontaktpunkter.
"Bakterieceller är interaktiva, och så är dendritiska makromolekyler, "säger han." När de träffas, det blir inte bra för bakterierna."
Karolinska Institutets professor Annelie Brauner säger att trots att det inte innehåller några antibiotika, hydrogelerna visar utmärkta antibakteriella egenskaper och var effektiva mot ett brett spektrum av kliniska bakterier, dödar både grampositiva och gramnegativa bakterier, inklusive läkemedelsresistenta stammar isolerade från sår. Materialet minskar också inflammation.
Hydrogelerna testades mot flera kliniskt relevanta infektionsbakterier, inklusive Staphylococcus aureus (S. aureus), och Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). Hydrogelerna visade sig vara 100 procent effektiva för att döda P. aeruginosa; och nästan lika effektiv för att döda S. aureus.
"När bakterieceller möter dendritiska makromolekyler, det blir inte bra för bakterierna, "säger Michael Malkoch. Vänster, en P. aeruginosa bakteriecell innan exponering för dendritiska hydrogelen, och visar sedan tydliga skador. Kredit:Malkoch Group/KTH Kungliga Tekniska Högskolan
Cellinfektionstester visade att gelén inte bara effektivt dödade kliniska läkemedelsresistenta bakterier från sår, men inducerade också uttrycket av naturligt existerande antimikrobiella peptider – eller endogena antibiotika – i mänskliga hudceller.
"Dessa endogena antibiotika hjälper till att bekämpa bakterier och rensa infektionen, " säger Brauner. "Tvärtemot traditionella antibiotika, där bakterier snabbt kan utveckla resistens, resistens mot antimikrobiella peptider, ses väldigt sällan."
Hydrogelen är ännu mer framgångsrik när det gäller att döda meticillinresistent S. aureus (MRSA) jämfört med ett kommersiellt tillgängligt hydrogelförband som används idag.
De dendritiska polymererna som omfattar hydrogeln är baserade på polyetylenglykol (PEG) och propionsyra (bis-MPA). Liknar vackert beskurna äppelträd, dendritiska polymerernas grenar slutar med ett flertal perifera kontaktpunkter som bär en katjonisk laddning som interagerar starkt med negativt laddade bakteriecellmembran.
"Deras väldesignade, grenad struktur och skalbarhet gör dem till idealiska ställningar för biomedicinska tillämpningar, " säger Malkoch.
Malkochs labb har riktat in sig på hudinfektioner med den dendritbaserade plattformen i mer än ett år, och den nya publikationen rapporterar att syntesen för hydrogelerna är mindre komplicerad och lätt skalbar.
"Gelen är ett enastående bidrag i kampen mot multiresistenta bakterier - speciellt i nuvarande tider, när vi har slut på tillgängliga antibiotika, Säger Brauner.
