Vloeibaar metaal kan een ‘Terminator-terreur’ zijn in de wereldwijde strijd tegen ziekteverwekkers

Een nieuwe combinatie van vloeibaar metaal vormt zich als een potentieel geheim wapen in de wereldwijde strijd tegen antimicrobiële resistentie, die sommige antibiotica al machteloos maakt tegen ‘superbugs’.

Wetenschappers uit de VS en Australië onder leiding van Flinders University hebben een eenvoudige metallische coatingbehandeling ontwikkeld voor verbandmiddelen, medische hulpmiddelen en zelfs nanodeeltjes van medicijnen die bacteriën kunnen weerstaan ​​en doden.

De onderzoekers van Flinders University’s Biomedical Nanoengineering Laboratory, University of Sydney en North Carolina State University zeggen dat de nieuwe aanpak het testen van ‘GaLM’ vloeibare metaaldeeltjes op nanoschaal met verbeterde biocompatibiliteit en lage cytotoxiciteit voor cellen inhoudt, die kunnen worden toegepast als veilige en effectieve antimicrobiële middelen.

“Gallium in zijn vloeibare toestand (of ‘GaLM’) is een van de meest veelbelovende kandidaten om als antimicrobieel middel te worden gebruikt en kan op veel manieren als vloeibaar metaal worden gebruikt”, zegt onderzoeker dr. Vi Khanh Truong van Flinders University. hoofdauteur van een nieuw artikel in ACS Nano.

“Door de vloeibare toestand van GaLM kan het gemakkelijk worden gecombineerd of gefunctionaliseerd met andere componenten om verschillende vormen van efficiëntere antimicrobiële metalen te creëren.”

“Bovendien lijkt gallium verenigbaar te zijn met menselijke cellen in preparaten en concentraties die relevant zijn voor zijn antimicrobiële activiteit, dus zou het op een dag oraal of intraveneus kunnen worden toegediend.”

“De antimicrobiële werking van dit materiaal zou ook worden geactiveerd door externe prikkels (licht, magnetische velden en warmte, evenals andere), resulterend in nieuwe oplossingen die antimicrobiële monometallische nanodeeltjes kunnen overtreffen en kunnen leiden tot de volgende generatie antimicrobiële en anti- inflammatoire middelen op metaalbasis.”

Onder leiding van internationale experts in het veld, waaronder professor Michael Dickey uit de VS, Australian Research Ccouncil Laureate professor Kourosh Kalantar-Zadeh en NHMRC Leadership Fellow Flinders University Professor Krasimir Vasilev – alle auteurs van het nieuwe overzichtsartikel – breidt het onderzoek zich uit in op metaal gebaseerde antimicrobiële strategieën in een race om escalerende bedreigingen van antimicrobiële resistentie (AMR) te bestrijden.

Aangezien AMR ertoe leidt dat verschillende soorten bacteriële, schimmel- en virale infecties onbehandelbaar worden, wat kan leiden tot morbiditeit en mortaliteit, zijn faagtherapie (virustherapie), immunotherapie, CRISPR-Cas-technologie en combinatietherapie met antibiotica andere onderzoeksbenaderingen die over de hele wereld worden uitgevoerd.

De huidige strategieën voor infectiebeheersing die afhankelijk zijn van conventionele synthetische antibiotica, falen steeds meer en de “gereedschapskist” voor de behandeling raakt snel uitgeput, aldus het nieuwe ACS-artikel.

“Tot overmaat van ramp, het vermogen van bacteriën om te evolueren om antibiotica te weerstaan, ontmoedigt farmaceutische bedrijven om de volgende generatie doelantibiotica na te streven.”

Dr. Truong, van het Flinders University Biomedical Nanoengineering Laboratory, zegt de ACS Nano studie onderzoekt hoe het combineren van gallium met andere elementen “het rijk van GaLM’s uitbreidt met afstembare functies”.

“In tegenstelling tot deeltjes in vaste toestand, kunnen GaLM-deeltjes hun configuratie drastisch transformeren als reactie op externe prikkels. Interessant is dat GaLM’s in vloeibare toestand hun vorm rond en in cellen kunnen transformeren.”

“Bovendien kunnen GaLM’s in hun vloeibare toestand metalen elementen oplossen en vastleggen die later op verzoek via stimuli kunnen worden vrijgegeven. Dit is vooral handig om de efficiëntie van de afgifte van medicijnen te verbeteren.”

“Vergeleken met vaste metalen lijken GaLM’s goedaardig te zijn voor eukaryoten (wat wijst op biocompatibiliteit met menselijk weefsel) terwijl ze hun krachtige antimicrobiële activiteit behouden.”

“Het is belangrijk om te benadrukken dat de antimicrobiële activiteit van GaLM’s, in bulk- en nano-afmetingen, niet beperkt is tot prokaryoten zoals bacteriën en cyanobacteriën”, voegt hij eraan toe.

“Bovendien bieden GaLM’s ontstekingsremmende eigenschappen en hebben we ook de rol van fasegedrag en interfaces in GaLM’s op nanoschaal op antibacteriële eigenschappen onderzocht.”