Korištenje soli kako bi se čestice koje prenose lijekove uvukle dublje u biofilme koje je teško tretirati

Istraživači sa Sveučilišta Yale otkrili su novu metodu za poboljšanje isporuke čestica koje prenose lijekove u biofilme, složenu mrežu bakterijskih kolonija okruženih ljepljivim, polimerskim matricama. Ovi biofilmi su poznati po tome što su otporni na konvencionalne antibiotičke tretmane zbog svoje strukture, što ometa prodiranje terapeutskih agenata. Uvođenjem kontrolisanog gradijenta soli, tim je pokazao tehniku koja čestice gura dublje u biofilm, potencijalno poboljšavajući učinkovitost liječenja protiv upornih infekcija.

U studiji objavljenoj u časopisu Soft Matter, istraživači su koristili mikrofluidni sustav za simulaciju biofilmskih okruženja i testirali učinkovitost njihovog pristupa. Stvorili su biofilme koristeći E. coli i izložili ih različitim koncentracijama solnih otopina. Kada su koloidne čestice uvedene u okoliš s niskim sadržajem soli koji je susjed regiji s visokim sadržajem soli unutar biofilma, gradijent soli izazvao je pojavu zvanu difusioforeza.

Profesor Amir Pahlavan, koji je vodio istraživanje, objasnio je da se tradicionalne metode isporuke lijeka oslanjaju na pasivnu difuziju, koja je često neefikasna i zahtijeva visoke doze čestica kako bi se postigla odgovarajuća penetracija. "Difuzija nano i mikron čestica može biti vrlo spora i neefikasna", rekao je Pahlavan. "Istraživanje je pokazalo da je učinkovitost metode isporuke soli u velikoj mjeri ovisila o zrelosti biofilma.

Međutim, kako biofilm stario i postao gušći, dubina prodiranja se smanjila sve dok nije dosegla razine slične onima koje su se promatrale u odsustvu gradijenta soli. Zanimljivo je da je istraživanje također otkrilo neočekivano otkriće u vezi veličine čestica.

To sugerira da se optimalna veličina čestica za isporuku lijeka može razlikovati ovisno o specifičnim karakteristikama biofilma. Istraživači pretpostavljaju da bi kretanje čestica izazvano solom moglo uzrokovati fizičku deformaciju matrice biofilma, potencijalno olakšavajući uklanjanje biofilma tijekom vremena. Međutim, ostaje utvrditi daljnjim eksperimentiranjem može li ovaj proces dosljedno razbiti biofilme.

"To otkriva prozor u kojem gradientno vođena isporuka djeluje i gušći režim u kojem se ta prednost uglavnom gubi", rekao je. "Nalazi sugeriraju da bi se principi koji su u osnovi ove tehnike mogli proširiti izvan biomedicinskih aplikacija na područja kao što su pročišćavanje vode i industrijski procesi, gdje biofilmi često začepljuju opremu i infrastrukturu".

Optimiziranjem veličine čestica i gradijenata soli, buduće studije mogu poboljšati ovaj pristup kako bi se poboljšala pouzdanost i učinkovitost u liječenju bolesti povezanih s biofilmom.