Säsongen "Tillbaka till skolan" innebär att köpa pennor och papper, ta reda på den nya busslinjen och … har ont i öronen. Läkare behandlar vanligtvis dessa infektioner med antibiotika, men barn fullföljer inte alltid hela kursen, vilket ökar resistensen mot dessa mediciner. Idag rapporterar forskare att de utvecklat ett engångssystem i nanoskala som sannolikt inte kommer att generera resistens. Genom att använda en förening som liknar blekmedel i testdjur visar de att det kan döda en typ av bakterie som orsakar öroninfektioner, och det skulle en dag lätt kunna appliceras som en gel.
Forskarna kommer att presentera sina resultat idag på höstmötet i American Chemical Society (ACS).
"Vi kom ursprungligen på den här idén genom att titta på blekmedlet för hushållsrengöring. Även om det har använts sedan 1800-talet verkar bakterier inte ha utvecklat någon utbredd resistens mot detta rengöringsmedel", säger Rong Yang, Ph.D., projektets huvudutredare.
Men Yang varnar snabbt för att människor inte ska behandla infektioner med blekmedel. Lösningen som säljs i butiker är mycket koncentrerad och frätande, men när den används på ett korrekt kontrollerat sätt i extremt låga koncentrationer anses den aktiva ingrediensen i blekmedel vara kompatibel med levande vävnad.
Efter att ha insett att den aktiva ingrediensen i hushållsrengöringen kunde kringgå antibiotikaresistens, bestämde sig forskarna, som är vid Cornell University, för att ta itu med ett nästan universellt gissel i barndomen:akuta öroninfektioner. Dessa infektioner drabbar mer än 95 % av barnen i USA, och behandling kräver vanligtvis antibiotika i fem till tio dagar. Dessa kurer kan dock orsaka problematiska biverkningar, vilket leder till att vissa familjer avbryter medicineringen i förtid, särskilt om symtomen försvinner. Men att använda dessa mediciner på ett felaktigt sätt kan påskynda utvecklingen av antibiotikaresistens, vilket gör infektioner svårare - om inte omöjliga - att behandla. Denna fråga rankas bland de största hoten mot global hälsa, enligt Världshälsoorganisationen.
Bakterier har större framgång i kampen mot vissa ämnen än andra. Hypoklorsyra från blekmedel tillhör en familj av föreningar, kända som hypohalösa syror, mot vilka bakterier ännu inte har utvecklat någon betydande resistens - troligen på grund av de många sätt som dessa mycket reaktiva syror skadar mikrobiella celler, säger Yang.
Eftersom dessa ämnen bryts ner snabbt, försökte Yang och hennes kollegor generera ett av dem vid behov bakom trumhinnan i mellanörat, där öroninfektioner uppstår. De hittade inspiration i ett enzym från jättekelp, som omvandlar väteperoxid (H2 O2 ) till hypobromsyra (HOBr), en kemisk släkting till blekmedel.
En vanlig orsak till öroninfektioner, bakterien Streptococcus pneumoniae producerar H2 O2 att bekämpa andra mikrober. För att efterlikna kelpenzymet, som innehåller metallen vanadin, designade Yang och hennes kollegor nanotrådar gjorda av vanadinpentoxid (V2 O5 ). Dessa producerar HOBr endast i närvaro av H2 O2 -producerar bakterier och deras stavliknande form hjälper till att hålla dem på plats genom att minska deras förmåga att diffundera in i kroppsvätskor.
I tester på chinchillor, som får öroninfektioner från samma patogener som mänskliga barn, lyckades de eliminera de flesta av S. pneumoniae. Yang och kollegor fann att efter behandling med nanotrådarna återgick djurens en gång inflammerade trumhinnor till det normala. Samtidigt fann tester på friska djur bevis för att behandlingen inte stör hörseln.
För dessa experiment injicerade forskarna nanotrådarna direkt i mellanörat. I nyare arbete med chinchillor utvecklade de en mindre invasiv, mer praktisk metod för att leverera trådarna. Genom att dekorera nanotrådarna med peptider som är kända för att transportera små partiklar över trumhinnan, fann Yang och hennes team att de kunde leverera behandlingen lokalt som en gel avsatt i hörselgången. När gelén väl applicerades gick nanotrådarna i den genom den intakta vävnaden. De undersöker också andra metoder för att föra nanotrådarna genom trumhinnan.
Eftersom andra öroninfektionsframkallande bakterier inte producerar H2 O2 , forskarna undersöker för närvarande om detta system är effektivt i närvaro av andra mikrober än S. pneumoniae, och hur de kan anpassa det för att bekämpa andra insekter.
Forskarna har ännu inte gjort studier för att avgöra hur länge systemet stannar på plats, även om deras bevis tyder på att nanotrådarna rinner ut ur mellanörat efter att infektionen försvunnit. Yang misstänker dock att de kunde anpassa nanotrådarnas egenskaper så att de stannar på plats under långa perioder efteråt. Detta senare tillvägagångssätt skulle kunna göra det möjligt att förhindra återkommande infektioner som plågar många barn.
"Om bakterierna kommer tillbaka kan systemet starta om, så att barn inte skulle behöva antibiotika upprepade gånger och föda upp mer resistens längs vägen", säger Yang.
Mer information: Utrotning av öroninfektion via autonom syntes av antimikrobiella medel, ACS hösten 2023.
Tillhandahålls av American Chemical Society
