Пластырь с антибиотиком в микроиглах справился со стафилококковой инфекцией в коже свиньи

Jill Ziesmer et. al. / Advanced Materials Technologies

Шведские медики и микробиологи разработали пластырь с биорастворимыми микроиглами, которые содержат ванкомицин для борьбы с кожной инфекцией, вызванной золотистым стафилококком. В работе, опубликованной в журнале Advanced Materials Technologies, ученые продемонстрировали способность микроигл с лекарством эффективно проникать в кожу человека и устранять инфекцию на свиной коже.

Бактериальные инфекции кожи и мягких тканей на сегодняшний день представляют серьезную проблему для здравоохранения. Большинство этих инфекций вызваны золотистым стафилококком (Staphylococcus aureus). В последние года обострение этой проблемы связано с появлением метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA), который устойчив к большой группе антибиотиков — бета-лактамов за счет того, что фермент биосинтеза клеточной стенки, с которым связывается бета-лактам, становится недоступным для антибиотика. В нашем большом материале «Конец прекрасной эпохи» мы рассказывали про основные проблемы, с которыми сталкиваются врачи по всему миру, пытаясь лечить инфекции, вызванные устойчивыми к антибиотикам бактериями.

При MRSA-ассоциированных кожных инфекциях обычно назначают антибиотик ванкомицин, который ингибирует биосинтез бактериальной клеточной стенки. Этот препарат представляет собой гидрофильный гликопептид с большой молекулярной массой, из-за чего оральный прием антибиотика не эффективен из-за его плохой абсорбции в желудочно-кишечном тракте. Местное применение также затруднено, так как кожа не пропускает такие большие молекулы. Поэтому для лечения кожных инфекций ванкомицин обычно вводят внутривенно, что приводит к нелокальному воздействию антибиотика, побочным эффектам и плохой доставки к очагу инфекции.

Для адресной доставки ванкомицина препарат включали в липосомы, твердые липидные наночастицы и полимерные наночастицы. Применение этих нанотехнологий действительно улучшало накопление лекарства в целевом месте, однако препарат все равно вводился внутривенно, что сопровождалось побочными эффектами.

Из-за недостатков инъекций лекарственных препаратов, разрабатываются биорастворимые полимерные микроиглы. В 2019 году микроиглы из карбоксиметилцеллюлозы с наносеребром смогли эффективно подавить рост микробов в месте введения. 

Команда медиков и микробиологов во главе с Джилл Зисмер (Jill Ziesmer) из Каролинского института в Швеции изготовила микроиглы из водорастворимого полимера, с включенным ванкомицином, на водонерастворимом полимерном носителе для локального лечения кожных инфекций, вызванных метициллин-устойчивым золотистым стафилококком.

Ученые залили в форму поливиниловый спирт (водорастворимый полимер) с внедренным в него ванкомицином, а затем сверху залили слой полиметилметакрилата (водонерастворимый полимер). Растворимая часть иглы получилась высотой около 570 микрометров.

Нерастворимая подложка была необходима, так как если опорный слой изготовить также из водорастворимого полимера, то часть лекарственного средства, загруженного в микроиглы, может диффундировать в подложку.


Исследователи протестировали микроиглы, прокалывая ими свиную и человеческую кожу. В обоих случаях наблюдали успешное проникновение микроигл, приводящее к образованию полостей глубиной до 100–200 микрометров при нагрузке микроигл ванкомицином в дозировке 100 микрограмм. На коже человека с помощью иммуногистохимической визуализации было показано, что микроиглы способны проникнуть через весь слой эпидермиса и базальную мембрану кожи. Также тесты продемонстрировали, что полимерная часть микроигл полностью растворяется через 10 минут после введения, а антибиотик остается под кожей в течение 24 часов.


Далее микробиологи высевали золотой стафилококк на агар-агар в чашке Петри, а затем помещали туда микроиглы с антибиотиком на пять минут, а на другой стороне чашки ученые размещали соразмерные кусочки фильтровальной бумаги, пропитанные раствором с различной концентрацией ванкомицина. В этой части работы задачей было показать, что антибиотик, высвобождающийся из микроигл, также эффективно ингибирует рост стафилококка, как и ванкомицин на бумажном носителе.


Чтобы продемонстрировать антибактериальную эффективность пластыря с микроиглами, ученые взяли образцы свиной кожи и ввели в них раствор с метициллин-устойчивым золотистым стафилококком и инкубировали в течение 1, 3 и 20 часов. Затем на свиную кожу помещали пластырь с микроиглами (с дозой ванкомицина 100 микрограмм) на 10 минут, а потом через 3 часа еще на 10 минут. В результате было уничтожено 99,5, 89,5 и 73,4 процента бактерий в случае их инкубации в течение 1, 3 и 20 часов, соответственно. При долгой инкубации эффективность подавления инфекции была самой низкой из-за образования бактериальной пленки, которая снижает чувствительность бактерий к антибиотикам.

Раны, колонизированные мультирезистентными бактериями — это острая проблема на сегодняшний день. Недавно химики (тоже из Швеции) разработали гидрогель с c антимикробными пептидами, который можно использовать как повязку на рану. 

Виктория Барановская

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.