Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН предлагают новый подход к лечению ран, основанный на использовании бактериофагов в сочетании с белковым гидрогелем. Данная методика позволит не только эффективно устранять инфекции, вызванные бактериями, устойчивыми к антибиотикам, но и ускорить регенерацию кожи. Технология создания белковых наноструктур ранее была запатентована.
Повреждения, затрагивающие не только кожу, но и расположенные под ней ткани, часто сопряжены с риском инфицирования раны. По словам младшего научного сотрудника лаборатории биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН Инны Александровны Мальбаховой, это может произойти как непосредственно в момент травмы, так и в дальнейшем, во время пребывания в больнице. Доля таких случаев, согласно различным оценкам, колеблется от 30 до 80-90%. Для решения этой проблемы необходимы комплексные стратегии, которые позволяют не только регенерировать кожу, но и устранить инфекцию. Следует также отметить, что в настоящее время значительное число бактерий обладают устойчивостью к антибиотикам, что требует поиска альтернативных методов лечения».
В качестве одного из распространенных методов в данной ситуации используют бактериофаги. Бактериофаги – это вирусы, которые способны уничтожать бактериальные клетки. Для терапевтических целей ученые модифицируют их. Однако сами бактериофаги остаются чувствительными к факторам окружающей среды, таким как температура, и к условиям в ране. «Для достижения максимальной эффективности бактериофаг должен как можно дольше сохраняться в очаге инфекции, — отмечает Инна Мальбахова, — однако стандартные препараты, как правило, содержат жидкости на основе физиологического раствора, что ограничивает их эффективность. Наша цель заключалась в разработке комплексного средства, которое будет бороться с инфекцией и одновременно способствовать реэпитализации, то есть заживлению кожи».
Изучив возможности сочетания бактериофагов и гидрогелей, исследователи сосредоточились на гидрогелях, изготовленных из природных гидроколлоидов белковой (например, сывороточный альбумин человека, коллаген) и углеводной (например, хитозан, целлюлоза) природы).
Изначально исследователи использовали углеводные гидрогели, доступные в продаже. Эти гидрогели превосходят белковые по механической прочности, что делает их более подходящими для применения в условиях больницы. Бактериофаги отбирались из библиотеки, созданной в лаборатории молекулярной микробиологии под руководством Нины Викторовны Тикуновой, доктора биологических наук. Поскольку каждый бактериофаг воздействует только на определенные бактерии, исследователи использовали те, которые способны уничтожать распространенные возбудители рановых инфекций: стафилококки, стрептококки, протеи, синегнойные и кишечные палочки и так далее. «В данном случае наша задача носит химический характер, то есть мы сосредоточены на создании гидрогелевых форм, изучаем взаимодействие гидрогелей и бактериофагов, а также механизм высвобождения последнего», — рассказывает Инна Мальбахова.
Для дальнейшего исследования был выбран подход к работе с белковыми гидрогелями. Ранее в лаборатории была разработана технология формирования наночастиц с использованием белковых натуральных гидроколлоидов, в частности альбумина, что позволило ученым оформить патент на уникальный метод получения белковых гидрогелей. По словам Инны Мальбаховой, «на рынке представлено немного коммерческих гидрогелей на белковой основе, но мы видим в них больший потенциал для заживления ран, поскольку они способствуют более эффективному восстановлению тканей. Это вполне логично, ведь белок является основой для кожи, к тому же, имеются предварительные данные, свидетельствующие о лучшей выживаемости бактериофагов именно в белковых гидрогелях».
В будущем исследователи намерены разрабатывать и изучать уникальные сочетания белковых и углеводных гидрогелей с целью объединения их положительных качеств.
В докладе, представленном на конференции «Современные вызовы молекулярной биологии», были освещены результаты исследования».
Данная работа выполнялась при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) № 25-64-00030. Патент имеет номер 2838022.
Данный материал создан при финансовой поддержке гранта Министерства науки и инноваций Российской Федерации в рамках проведения Десятилетия науки и технологий.
Юлия Позднякова