2023-01-26 スウェーデン王国・チャルマース工科大学
◆抗生物質耐性菌が原因で、世界中で年間130万人近くが死亡していると推定されています。薬剤耐性の広がりと発展を遅らせる努力の一環として、チャルマース大学の研究者たちは、医療に使用でき、抗生物質耐性に対抗する有効な手段となる新しい抗菌材料を開発しています。
◆この材料は、細菌を効果的に殺傷し結合させる一種のペプチド*を備えた小さなハイドロゲル粒子から構成されています。ペプチドを粒子に付着させることで、保護環境を整え、ペプチドの安定性を高めています。このため、血液などの体液と一緒に作用させると、ペプチドが失活してしまい、医療への応用が難しくなります。研究者らはこれまでの研究で、このペプチドが創傷被覆材などの創傷治療材料に利用できることを明らかにしている。今回、この殺菌材料を創傷スプレーや体内に導入する医療機器のコーティング剤として使用する研究を新たに2件発表した。この研究の新たなステップは、この技術革新がより多くの方法で利用され、医療にさらに大きな利益をもたらすことを意味しています。
◆傷口が深く、細菌が侵入しやすい部位でも使用できる創傷スプレーは、柔軟性があり、感染症の治療や予防に非常に有用である。この新素材は、既存のスプレーや殺菌剤と比較して多くの利点があります。
◆インプラントやカテーテルなどの材料を体内に挿入する治療では、感染症が大きな問題となる。そのため、生体内の臓器や組織、機能などを治療、置換、改変する材料、すなわち新しい抗菌性バイオマテリアルのニーズは高い。院内感染の主な原因の1つは、尿道カテーテルの使用によるものです。チャルマース大学の研究者たちが開発した新しいコーティングは、このリスクを低減し、感染を予防するための効果的な新しいツールになり得ます。
◆抗菌材料の研究は、スピンオフ企業であるAmferia ABと共同で行われており、同社はこの技術の商業化も行っている。Chalmers社とAmferia社は、これまでにハイドロゲル創傷被覆材という形でこの抗菌材料を発表しており、現在、ヒトと動物の両方の創傷治療について臨床研究を行っているところである。
◆抗菌ペプチドで機能化された架橋リオトロピック液晶粒子が、International Journal of Pharmaceuticsに掲載されました。
<関連情報>
- https://news.cision.com/chalmers/r/new-spray-fights-infections-and-antibiotic-resistance,c3702934
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378517322007694?via%3Dihub
- https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsabm.2c00705
抗菌ペプチドで機能化された架橋リオトロピック液晶粒子 Cross-linked lyotropic liquid crystal particles functionalized with antimicrobial peptides
Edvin Blomstrand,Anand K.Rajasekharan,Saba Atefyekta,Martin Andersson
International Journal of Pharmaceutics Available online :22 September 2022
DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2022.122215
Abstract
Antimicrobial peptides (AMPs) are promising alternatives to traditional antibiotics for addressing bacterial infections – including life-threatening antibiotic resistant infections. AMPs have a broad spectrum of antimicrobial activity and show a low probability to induce resistance. However, the poor serum stability of AMPs has limited their usage in clinical treatment. To enable improved serum stability while maintaining high antibacterial effect of AMPs, this study describes a material wherein AMPs are covalently bonded to micro-sized particles of cross-linked lyotropic liquid crystals, formed by the self-assembly of the block copolymer Pluronic F-127. The liquid crystal particles were shown to have antibacterial effect corresponding to a 4 log reduction against Staphylococcus aureus. The particles were structurally and chemically analyzed by small angle X-ray scattering, Fourier transform infra-red spectroscopy and Raman spectroscopy, confirming that the liquid crystal structure was maintained within the particles with the AMPs covalently bonded. The bonding to the particles gave the AMPs improved stability in serum, as they retained almost all of the antibacterial potency for 2 days compared to free AMPs, which lost all of its antibacterial potency within a day. Furthermore, insight regarding mode of action was obtained by cryogenic transmission electron microscopy, which showed the antimicrobial particles interacting with the surface of bacteria.
PDMSの多機能表面改質による極性、非極性および両親媒性薬物の抗菌コンタクトキリングおよびドラッグデリバリーへの応用 Multifunctional Surface Modification of PDMS for Antibacterial Contact Killing and Drug-Delivery of Polar, Nonpolar, and Amphiphilic Drugs
Annija Stepulane, Anand Kumar Rajasekharan, and Martin Andersson
ASC Applied Bio Materials Published:November 2, 2022
DOI:https://doi.org/10.1021/acsabm.2c00705
Abstract
Medical device-associated infections pose major clinical challenges that emphasize the need for improved anti-infective biomaterials. Polydimethylsiloxane (PDMS), a frequently used elastomeric biomaterial in medical devices, is inherently prone to bacterial attachment and associated infection formation. Here, PDMS surface modification strategy is presented consisting of a cross-linked lyotropic liquid crystal hydrogel microparticle coating with antibacterial functionality. The microparticle coating composed of cross-linked triblock copolymers (diacrylated Pluronic F127) was deposited on PDMS by physical immobilization via interpenetrating polymer network formation. The formed coating served as a substrate for covalent immobilization of a potent antimicrobial peptide (AMP), RRPRPRPRPWWWW-NH2, yielding high contact-killing antibacterial effect against Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus. Additionally, the coating was assessed for its ability to selectively host polar, amphiphilic, and nonpolar drugs, resulting in sustained release profiles. The results of this study put forward a versatile PDMS modification strategy for both contact-killing antibacterial surface properties and drug-delivery capabilities, offering a solution for medical device-associated infection prevention.
