Бактериальные инфекции легких, такие как пневмония, туберкулез и бронхит, остаются одной из серьезнейших проблем современного здравоохранения. Основным методом лечения этих заболеваний являются антибиотики. Однако их применение связано с рядом серьезных недостатков. При стандартном приеме таблеток или уколов лекарство распространяется по всему организму, и его концентрация в легких часто оказывается недостаточной для эффективной борьбы с инфекцией. Чтобы достичь желаемого эффекта, врачам приходится увеличивать дозу или продлевать курс лечения, что может приводить к побочным эффектам, в том числе к токсичности для печени, а также к развитию устойчивости у бактерий к антибиотикам. В результате микробы «учатся» противостоять медикаментам, и процесс лечения становится все более сложным.
С учетом этих проблем, ученые Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ, в сотрудничестве с другими научными организациями, предложили инновационный метод адресной доставки антибиотиков непосредственно в пораженные легкие. В исследовании участвовали такие специалисты, как профессор кафедры трансляционной медицины НИЯУ МИФИ Сергей Деев, студент Данила Похоруков и выпускница МИФИ, а также сотрудница лаборатории молекулярной иммунологии ИБХ РАН Ольга Грязнова.
Исследователи предложили использовать металло-органические каркасы (МОКС) в качестве носителей для антибиотиков. Эти наноразмерные материалы имеют высокую пористость, что позволяет им «загружать» значительное количество лекарства. В некоторых случаях масса антибиотика может превышать массу самой частицы-носителя на 127%. После введения в кровь, эти наночастицы избирательно накапливаются в легких. В проведенных экспериментах концентрация антибиотика в легочной ткани была в десять раз выше, чем в других органах.
Как отмечает Ольга Грязнова, «капилляры легких — самые маленькие сосуды организма, диаметром около 6-8 микрометров, что меньше, чем эритроциты, которые переносят кислород. Для нацеливания на легкие обычно используются частицы размером около 1000 нанометров. Однако в одной из наших предыдущих работ мы обнаружили, что частицы МОКС, содержащие железо, накапливаются в легких всего за один-два цикла кровообращения». Это открытие стало неожиданным, так как ранее считалось, что подобные наноразмерные частицы накапливаются в печени.
Эффективная прицельная терапия, разработанная учеными, не только сокращает сроки лечения, но и препятствует возникновению устойчивости бактерий к антибиотикам. Эксперименты, проведенные на клетках и животных, показали высокую безопасность и эффективность нового метода. Данное исследование открывает перспективы для создания новых форм антибактериальных препаратов, которые могут спасти жизни пациентов с тяжелыми инфекциями легких.
Научный коллектив продолжает свои исследования, изучая механизмы попадания и разрушения МОКС в легких, а также их выведения из организма. В дальнейшем рассматривается возможность применения данного метода и в онкологии, в частности, для борьбы с раком легких. Работа была выполнена при поддержке Российского научного фонда, а результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Biomedical Materials.
