Forskare vid Monash University har fått insikter i hur nanopartiklar kan användas för att identifiera förekomsten av invasiva och ibland dödliga mikrober, och leverera riktade behandlingar mer effektivt.

Denna studie genomfördes som ett tvärvetenskapligt samarbete mellan mikrobiologer, immunologer och ingenjörer under ledning av Dr Simon Corrie från Monash Universitys avdelning för kemiteknik och professor Ana Traven från Monash Biomedicine Discovery Institute (BDI). Den publicerades nyligen i tidskriften American Chemical Society ACS tillämpade gränssnitt och material .

Candida albicans , en vanlig mikrob, kan bli dödlig när den koloniserar på enheter som katetrar implanterade i människokroppen. Även om det ofta finns hos friska människor, denna mikrob kan bli ett allvarligt problem för dem som är allvarligt sjuka eller immunsupprimerade.

Mikroben bildar en biofilm när den koloniserar med hjälp av till exempel, en kateter som infektionskälla. Det sprids sedan in i blodomloppet för att infektera inre organ.

"Dödligheten i vissa patientpopulationer kan vara så hög som 30 till 40 procent även om man behandlar människor. När den koloniserar, det är mycket resistent mot svampdödande behandlingar, " sa professor Traven.

"Tanken är att om du kan diagnostisera denna infektion tidigt, då kan du ha en mycket större chans att behandla det framgångsrikt med nuvarande anti-svampmedel och stoppa en fullskalig systemisk infektion, men våra nuvarande diagnostiska metoder saknas. En biosensor för att upptäcka tidiga stadier av kolonisering skulle vara mycket fördelaktigt."

Forskarna undersökte effekterna av organosilika nanopartiklar av olika storlekar, koncentrationer och ytbeläggningar för att se om och hur de interagerade med båda C. albicans och med immunceller i blodet.

De fann att nanopartiklarna bundna till svampceller, men var giftfria för dem.

"De dödar inte mikroben, men vi kan göra en svampdödande partikel genom att binda dem till ett känt läkemedel mot svamp, " sa professor Traven.

Forskarna visade också att partiklarna associeras med neutrofiler - mänskliga vita blodkroppar - på liknande sätt som de gjorde med C. albicans , förblir icke-cytotoxiska mot dem.

"Vi har identifierat att dessa nanopartiklar, och genom slutledning av ett antal olika typer av nanopartiklar, kan göras för att vara interaktiva med celler av intresse, " sa Dr Corrie.

"Vi kan faktiskt ändra ytegenskaperna genom att fästa olika saker; därigenom kan vi verkligen ändra interaktionerna de har med dessa celler - det är ganska betydande."

Dr Corrie sa medan nanopartiklar undersöktes vid behandling av cancer, användningen av nanopartikelbaserad teknik vid infektionssjukdomar släpar efter cancernanomedicinområdet, trots den stora potentialen för nya behandlingar och diagnostik.

"Den andra unika saken i den här studien är att istället för att använda celler odlade i kultur, vi tittar också på hur partiklar verkar i mänskligt helblod och med neutrofiler extraherade från färskt mänskligt blod, " han sa.

Professor Traven sa att studien hade stor nytta av tvärvetenskapligt samarbete.

"Vi har sammanfört laboratorier med expertis inom infektion, mikrobiologi och immunologi med ett labb som har expertis inom teknik, att göra toppmoderna experiment, " Hon sa.