Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Всероссийской коллекции микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина РАН разработали способ улучшенной доставки бактериофагов к определенному участку кишечника без потери их эффективности. По их мнению, решить проблему помогут полиэлектролитные микрокапсулы-контейнеры микронного размера, состоящие из разнозаряженных полиэлектролитов. Специалисты изучили влияние полиэлектролитов на бактериофаги и представили результаты работы в журнале Polymers.
Разработка средств фаготерапии — актуальное направление, поскольку бактериофаги рассматриваются как альтернатива применению антибиотиков. В процессе исследования выяснилось, что основная масса бактериофагов погибает в желудке, не достигнув цели терапии.
«Мы исследовали влияние биодеградабельных и небиодеградабельных полиэлектролитов в разных концентрациях на жизнеспособность бактериофагов. Из литературы известно, что некоторые полиэлектролиты разрушают бактериофаги электростатически. Наша работа показала, что влияет не только электростатика, но и гидрофобное взаимодействие», — прокомментировал работу один из ее авторов, ведущий научный сотрудник ИТЭБ РАН Сергей Тихоненко.
Ученые обнаружили, что электростатическое влияние не идет по стандартной модели и ингибирование полиэлектролитами бактериофагов происходит при других концентрациях полимеров. Поскольку при данных концентрациях полиэлектролитов электростатическая модель не работала, ученые предположили, что существует еще один механизм. Для изучения возможного гидрофобного механизма были использованы не только полиэлектролиты, но и не заряженный полимер — декстран, в результате чего было обнаружено, что и гидрофобное взаимодействие с полимером влияет на жизнеспособность фага.
«Мы выявили, что эти два процесса дополняют друг друга — при низких концентрациях полимера начинаются незначительные гидрофобные взаимодействия, при высоких наблюдается электростатика, а при еще больших количествах полимера уже идет сильное гидрофобное взаимодействие», — добавил Тихоненко.
В работе дополнительно рассмотрены два одинаково заряженных полимера — полиалиламин и полиаргинин, но оказалось, что они по-разному ингибируют бактериофаг, что опять не укладывалось в модель поведения, представленную в литературе. Выяснилось, что они отличаются структурно и сама структура полиэлектролита изменяет влияние электростатики. Чем длиннее цепочка полиэлектролита, тем больше она влияет на жизнеспособность бактериофага по сравнению с короткой цепочкой.
Таким образом, ученые впервые выявили, что при прогнозировании влияния полиэлектролита на бактериофаги необходимо учитывать электростатическое и гидрофобное взаимодействие, а также структурные особенности молекул.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
