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Aus recyceltem Kunststoff wurden "Nanofasern", um Pilzinfektionen anzugreifen
Wissenschaftler sagen, dass sie einen "Durchbruch in der Nanomedizin" geschafft haben, indem sie "antimykotische Nanofasern" aus recycelten Plastikmaterialien hergestellt haben, die spezifische Pilzinfektionen anvisieren und angreifen können. Dies ist laut einer Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikationen.
Forscher der International Business Machines Corporation (IBM), mit Sitz in den USA, und des Instituts für Bioingenieurwesen und Nanotechnologie (IBN) in Singapur, sagen, dass sie die Technologie durch die Umwandlung von Kunststoffmaterialien wie Polyethylenterephthalat (PET) - häufig in Kunststoff verwendet Flaschen - in ungiftige biokompatible Materialien, die als "antimykotische Mittel" wirken.
Pilzinfektionen sind auf der ganzen Welt sehr verbreitet und decken eine Vielzahl von Bedingungen ab. Milde Pilzinfektionen sind Fußpilz, Hautausschlag oder leichte Atemwegserkrankungen. Aber andere Pilzinfektionen, wie Pilzpneumonie oder Blutbahn-Infektion, können schwerwiegend sein.
Den Forschern zufolge ist es wahrscheinlicher, dass eine Person eine Pilzinfektion entwickelt, wenn sie infolge einer Antibiotikabehandlung ein verändertes Immunsystem hat oder unter Bedingungen wie HIV / AIDS oder Krebs leidet.
Obwohl antimykotische Medikamente zur Behandlung dieser Infektionen zur Verfügung stehen, gibt es das Problem der Arzneimittelresistenz.
Die Forscher erklären, dass traditionelle antimykotische Medikamente arbeiten, indem sie versuchen, in Zellen zu gelangen, um die Infektion anzugreifen. Die Medikamente haben jedoch Schwierigkeiten, die Membranwand der Pilze anzugreifen und zu durchbrechen.
Sie stellen auch fest, dass Pilze in Bezug auf den Stoffwechsel Säugerzellen ähnlich sind. Dies bedeutet, dass die Antipilzmittel, die gegenwärtig verwendet werden, Schwierigkeiten haben, den Unterschied zwischen infizierten und gesunden Zellen zu bestimmen.
Unter Berücksichtigung dieser Faktoren versuchten die Forscher, ein neues Antimykotikum zu entwickeln, das das Problem der Arzneimittelresistenz bekämpfen könnte.
Wie funktioniert die Technologie?
Die Wissenschaftler verwandelten PET in völlig neue antimykotische Moleküle, indem sie einen Wasserstoffbrückenbindungs-Prozess einsetzten, bei dem sie sich selbst zusammenfügen.
Die Forscher erklären, dass die Art und Weise, wie diese Moleküle zusammenkleben, "wie ein molekularer Klettverschluss in einer polymerartigen Art und Weise zu Nanofasern" ist. Sie stellen fest, dass dieser Prozess wichtig ist, da die Antimykotika nur in ihrer "faser- oder polymerähnlichen Form" wirken.
Die Forscher erklären, wie die Wirkstoffe oder "Nanofasern" funktionieren, und behaupten, dass sie eine positive Ladung besitzen, die spezifisch auf eine negativ geladene Pilzmembran zielen kann und diese allein durch "elektrostatische Wechselwirkung" anlagern kann.
Dr. Yi Yan Yang, IBN und Leiter der Studie, sagt:
"Die Fähigkeit dieser Moleküle zur Selbstorganisation zu Nanofasern ist wichtig, da Fasern im Gegensatz zu diskreten Molekülen die lokale Konzentration von kationischen Ladungen und Verbindungsmasse erhöhen.
Dies erleichtert das Anvisieren der Pilzmembran und ihre anschließende Lyse, wodurch die Pilze in geringen Konzentrationen zerstört werden können.
Nanofasern haben sich bei der Ausrottung von Pilzen bewährt
Die Zusammensetzung der antimykotischen Nanofasern wurde simuliert, um vorherzusagen, welche verschiedenen Strukturen Pilze zerstören können.
Die Forscher fanden heraus, dass die niedrigste Konzentration, die das sichtbare Wachstum von Pilzen stoppt - die so genannte minimale Hemmkonzentration (MHK) - am effektivsten gegen eine Vielzahl von Pilzinfektionen ist.
Weitere Forschungsarbeiten ergaben, dass die Nanofasern 99,9% des Materials auslöschten Candida albicans (C. albicans) - ein Pilz, der eine Ursache für orale und genitale Infektionen beim Menschen sowie die dritthäufigste Blutvergiftung in den USA ist.
Die Pilze wurden nach 1 Stunde Inkubation ausgerottet und zeigten nach 11 Behandlungen kein Anzeichen einer Resistenz.
Beim Vergleich dieser Ergebnisse mit traditionellen antimykotischen Medikamenten stellen die Forscher fest, dass traditionelle Therapeutika nach 6 Stunden eine Resistenz entwickelten und nur in der Lage waren, zusätzliches Pilzwachstum zu unterdrücken.
In weiteren Studien wurde auch die Aktivität der Nanofasern in Mausmodellen untersucht. Dies wurde mit einem C. albicans Biofilm-Infektion im Zusammenhang mit der Verwendung von Kontaktlinsen.
Die Forscher fanden heraus, dass die Nanofasern in der Lage waren, die Anzahl der Pilze signifikant zu reduzieren, neues strukturelles Wachstum der Pilze in der Hornhaut zu verhindern und die Entzündung im Auge zu verringern.
Prof. Jackie Y. Ying, geschäftsführende Direktorin des IBN, kommentiert die Ergebnisse:
"Ein Hauptaugenmerk der IBN-Nanomedizinforschung liegt auf der Entwicklung neuartiger Polymere und Materialien für eine effektivere Behandlung und Vorbeugung verschiedener Krankheiten.
Unser jüngster Durchbruch mit IBM ermöglicht es uns, medikamentenresistente und medikamentensensitive Pilzstämme und Pilzbiofilme gezielt anzugehen und auszurotten, ohne die umliegenden gesunden Zellen zu schädigen. "
Früher in diesem Jahr, Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine Studie, in der die Entdeckung eines neuen Genschalters beschrieben wird, der in C. albicans.
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