UAB と ICN2 の研究者は、病原菌、感染症、抗菌剤耐性の蔓延と戦うための革新的な素材を開発しました。 岩に付着するためにイガイが分泌する物質から着想を得たこの製品は、医療用布地を保護するためのコーティングとして使用でき、紙、綿、外科用マスク、市販の絆創膏などの一般的に使用される素材の効果的な代替品となります。 この研究はChemical Engineering Journalに掲載されました。
抗生物質の過剰使用は抗菌薬耐性（AMR）の発症につながり、世界中の公衆衛生に対する脅威が増大しています。 AMR は、細菌が時間の経過とともに変化し、薬剤、抗生物質、その他の関連抗菌薬に反応しなくなることで発生します。これにより、感染症の治療が困難になり、病原体の蔓延、重篤な疾患、死亡のリスクが高まります。 実際、世界保健機関 (WHO) と国連 (UN) は、AMR が世界中の人間の健康に重大な脅威をもたらし、おそらく 2050 年までにがんを追い越して世界の主要な死因になるだろうと報告しています。病原体の蔓延を減らし、感染症を防ぐためには、新しくてより効率的な抗菌材料の開発が不可欠となっています。 関連性があるのは、主に生物医学的表面での細菌の定着による、いわゆる院内感染を回避するために、病院やその他の医療施設などの健康環境における細菌数を制御することです。
今日、この種の感染症は先進国では死因の第6位となっており、発展途上国ではその割合がはるかに高く、特に免疫不全患者や集中治療患者（火傷など）、糖尿病などの慢性病状を患っている患者に影響を及ぼしている。 細菌集団を拡散させる可能性のあるさまざまな素材の中でも、医師、外科医、看護師の衣服から、直接接触する医療用カーテン、ベッドシーツ、枕カバー、マスク、手袋、包帯に至るまで、布地は患者ケアに不可欠な部分を占めています。縫合と傷あり。 これらすべての理由により、医療用生地の抗菌コーティングは非常に活発な研究分野となっています。
UAB 生化学・分子生物学部、UAB 神経科学研究所 (INc-UAB)、カタルーニャ州ナノサイエンス・ナノテクノロジー研究所 (ICN2) の研究者らは、カテコール間の共重合によって生成される生体適合性および生体インスピレーションを受けたコーティングのファミリーを開発しました。誘導体およびアミノ末端リガンド。 これに基づいて、彼らは、空気および湿気の多い大気の存在下で時間の経過とともに化学的に進化する能力に基づいて、これらのイガイからインスピレーションを得たコーティングを効率的な抗菌材料として使用することで、活性酸素種（ROS）の継続的な形成を促進することを実証しました。 。 実際、ROS の形成に加えて、合成方法では過剰な表面遊離アミノ基が生じ、これが病原体膜の破壊を引き起こします。
「コーティングに含まれる主要成分の1つ（カテコールとポリフェノール誘導体）は、イガイが分泌する繊維の中に含まれており、これが塩水下の極限条件下で岩石に付着する原因となっている」とUAB教授のビクター・ユステICN2研究員サルビオ氏は説明する。スアレス。 「私たちが開発したコーティングがこの微生物にインスピレーションを得ているという事実により、事実上あらゆる種類の表面に接着することができ、さらに、湿度や液体の存在などのさまざまな環境条件に対して高い耐性を備えています。また、天然化合物は、最終的に耐性が生じて急速に有効性を失う他の殺菌システムと比較して、抗菌耐性が低い、より生分解性で生体適合性の高い材料を得るのに役立ちます。」
紙、綿、サージカルマスク、市販の絆創膏などの一般的に使用される衛生用品はすべて、広範囲の微生物種に対して迅速に反応する固有の多経路抗菌活性を示しました。 これには、極端な環境条件に対する耐性を獲得した微生物（枯草菌など）や、現在の多くの感染症、特に医療施設で感染する感染症の主な感染源と考えられる病原体が含まれます。 これらの病原体には、グラム陰性菌（大腸菌および緑膿菌）とグラム陽性菌（黄色ブドウ球菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌 – MRSAおよび大腸菌）の両方に由来する多剤耐性微生物が含まれます。 これらの物質は、C. albicans や C. auris などの真菌に対しても有効性を示しています。
さらに、呼吸器の飛沫や他の生体液が存在する医療環境などの湿った雰囲気でも効果的に使用できることが実証されており、間接的な接触感染のリスクが軽減されます。 このような抗菌活性は、病原体が最初にカテコール分子や他のポリフェノール誘導体によってコーティングに付着する直接接触殺菌プロセスに起因すると考えられていました。 次に、主に生物学的安全レベルの ROS の持続的な生成と、表面に露出したプロトン性アミノ基との静電相互作用に焦点を当てた、多経路の抗菌効果が活性化されます。 これらの抗菌メカニズムは、病原体に対して迅速 (細菌の場合は 180 分、真菌の場合は 24 時間) かつ効率的な (99 % 以上) 反応を引き起こし、微生物に不可逆的な損傷を引き起こします。
これらの革新的なコーティングは、手頃な価格の材料とグリーンケミストリーベースの方法論を使用し、温和な条件下でのシンプルなワンステップで拡張可能な合成に従っています。 さらに、それらの組成物のポリフェノールの性質と追加の外部抗菌剤が存在しないことにより、生体からインスピレーションを得たコーティングの簡素性が高まり、AMRの誘発と宿主細胞および環境に対するその細胞毒性効果が回避されます。 言及する価値があるのは、色、厚さ、接着力などのさまざまなパラメータが微調整されており、最終的な材料用途のさまざまな要求に適応できるソリューションを提供していることです。 一般に、設計された生物からインスピレーションを得たコーティングは、既存の抗菌材料の実現可能な代替品となるため、さらに臨床に応用できる大きな可能性を示しています。
この研究は、UAB (生化学・分子生物学部および神経科学研究所のビクター・J・ユステ教授) と ICN2 (ダニエル・ルイス・モリーナおよびサルビオ・スアレス・ガルシア) の研究者間の共同研究の成果です。 この研究の筆頭著者は、UAB 生化学・分子生物学科の博士課程の学生、ホセ・ボラーニョス・カルデ氏です。
資金提供:
この研究は、MCIN/AEI/10.13039/501100011033/およびERDR「ヨーロッパを作る方法」によって資金提供された助成金PID2021-127983OB-C21、およびMCIN/スペイン政府およびERDR「ヨーロッパを作る方法」によって資金提供されたSAF2017-83206-Rによって支援されました。ヨーロッパを作る」。 ICN2 は CERCA/カタルーニャ政府によって資金提供されています。 ICN2 は、MCIN/AEI/10.13039.501100011033 によって資金提供される、Severo Ochoa Centers of Excellence プログラム、Grant CEX2021-001214-S の支援を受けています。 JB-C はバルセロナ自治大学から「研究研修生」フェローシップ (2020/D/LE/CC/3) を受賞しています。
記事：
Jose Bolaños-Cardet、Daniel Ruiz-Molina、Víctor J. Yuste、Salvio Suárez-García、バイオインスパイアによる医療用布地の抗菌耐性に対するフェノールベースのコーティング。 化学工学ジャーナル 481 (2024) 148674。 https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148674
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#ムール貝をヒントにしたコーティングが衛生布地を感染から守ります
2024-02-01 11:24:00