Forskare vid NPL, arbeta med partners från University of Cambridge, University of Exeter, King's College London och University College London har utvecklat en mekanism för antibakteriell persistens för att bekämpa ihållande och resistenta bakterieinfektioner.

Ökningen av superbuggar är ett allvarligt problem inom det medicinska samfundet eftersom bakterier utvecklas för att undvika befintliga behandlingar snabbare än nya antibiotika kan utvecklas. Istället för att söka efter antibiotika som finns i naturen, som har varit fallet med tidigare framsteg, teamet av experter har designat en från gruppen och upp, inspirerad av virus.

Maxim Ryadnov, områdesvetenskapsledare vid NPL sa:"Virus är geometriska föremål. De är som solida burar byggda av små block limmade ihop med en atomistisk precision. Vi tar den formen, ta bort deras virala proteiner, och är kvar med en mall."

Att göra en sådan bedrift, detta tvärvetenskapliga forskarlag anammade de geometriska principerna för virusarkitekturen för att konstruera en syntetisk biologisk - protein Ψ-kapsid - som är sammansatt av ett litet molekylärt motiv som finns i mänskliga celler. Detta motiv kan känna igen patogenassocierade molekylära mönster på bakterieytor men är i sig självt svagt antimikrobiellt. Däremot varje kapsid, som består av flera kopior av motivet, levererar ett inflöde av höga antimikrobiella doser i sin exakta bindningsposition på en bakteriecell.

Med hjälp av en kombination av nanoskala och encellsavbildning visade teamet att kapsiderna orsakar irreparabel skada på bakterier, snabbt omvandlas till nanoporer i sina membran och når intracellulära mål. Kapsiderna var lika effektiva i någon av sina kirala former, som kan göra dem osynliga för värdens immunsystem, dödar olika bakteriefenotyper och superbugs utan cytotoxicitet in vitro och in vivo.

Vid UCL, forskarna visualiserade hur kapsiderna landade på sina mål och sedan skapade nanometerstora hål, som i slutändan är dödliga för bakterierna. Enligt Katharine Hammond, forskare vid NPL och Ph.D. student vid UCL:"Genom att skanna en skarp spets över membranytan, precis som ett miniatyrfinger skulle läsa punktskrift, vi kunde spåra konturerna av kapsiderna på membranen och observera i realtid hur de punkterade hål i sina målmembran."

Ibolya Kepiro, Högre forskare, National Physical Laboratory (NPL) säger:"Denna forskning kulminerar våra gemensamma ansträngningar för att identifiera en antibakteriell mekanism som kan vara fri från frustrationen av bakteriell persistens. Vi tror att dessa fynd lovar för den systemiska bedömningen av antimikrobiell effekt."

Fynden redovisas i ACS Nano och visa hur bioteknik och multimodala mätningar kan erbjuda och validera innovativa lösningar för sjukvård, bygga på naturlig förmåga att bekämpa sjukdomar.