新系列聚合物可以殺死細(xì)菌而不引起抗生素耐藥性

抗生素耐藥細(xì)菌已成為對(duì)公眾健康的快速增長(zhǎng)的威脅。根據(jù)美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心的數(shù)據(jù)，每年有超過(guò)280萬(wàn)人被感染。如果沒(méi)有新的抗生素，即使是常見(jiàn)的傷害和感染也有可能致命。

得益于德克薩斯農(nóng)工大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)合作，科學(xué)家們現(xiàn)在距離消除這一威脅又近了一步，該合作開(kāi)發(fā)了一種新的聚合物家族，該聚合物能夠殺死細(xì)菌，而不會(huì)通過(guò)破壞這些微生物的膜來(lái)誘導(dǎo)抗生素耐藥性。

“我們合成的新聚合物可以通過(guò)提供抗菌分子來(lái)幫助對(duì)抗未來(lái)的抗生素耐藥性，這些抗菌分子通過(guò)細(xì)菌似乎不會(huì)產(chǎn)生耐藥性的機(jī)制發(fā)揮作用，”化學(xué)系助理教授兼領(lǐng)導(dǎo)者QuentinMichaudel博士說(shuō)。該研究的研究者于12月11日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。

米肖德?tīng)枌?shí)驗(yàn)室致力于有機(jī)化學(xué)和聚合物科學(xué)的交叉領(lǐng)域，通過(guò)精心設(shè)計(jì)一種帶正電的分子，可以合成新的聚合物，該分子可以多次縫合，形成由相同的重復(fù)帶電基序組成的大分子，使用精心挑選的材料稱為AquaMet的催化劑。米肖德?tīng)柋硎?，事?shí)證明，這種催化劑非常關(guān)鍵，因?yàn)樗仨毮軌虺惺芨邼舛鹊碾姾?，而且還必須是水溶性的。他認(rèn)為這一功能在此類流程中并不常見(jiàn)。

取得成功后，Michaudel實(shí)驗(yàn)室對(duì)其聚合物進(jìn)行了針對(duì)兩種主要類型的抗生素耐藥細(xì)菌的測(cè)試：大腸桿菌和金黃色葡萄球菌(MRSA)-;與馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校杰西卡·希夫曼博士的團(tuán)隊(duì)合作。在等待這些結(jié)果的同時(shí)，研究人員還測(cè)試了他們的聚合物對(duì)人類紅細(xì)胞的毒性。

抗菌聚合物的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是，當(dāng)靶向細(xì)胞膜時(shí)，細(xì)菌和人體細(xì)胞之間缺乏選擇性。關(guān)鍵是要在有效抑制細(xì)菌生長(zhǎng)和不加區(qū)別地殺死多種類型細(xì)胞之間取得適當(dāng)?shù)钠胶狻?rdquo;

Michaudel認(rèn)為，科學(xué)創(chuàng)新的多學(xué)科性質(zhì)以及德克薩斯A&M校園和全國(guó)各地專注研究人員的慷慨是他的團(tuán)隊(duì)成功確定分子組裝完美催化劑的因素。

米肖德?tīng)栒f(shuō)：“這個(gè)項(xiàng)目籌備了好幾年，除了我們麻省大學(xué)的合作者之外，如果沒(méi)有幾個(gè)團(tuán)體的幫助，這個(gè)項(xiàng)目是不可能實(shí)現(xiàn)的。”“例如，我們必須將一些樣品運(yùn)送到弗吉尼亞大學(xué)的Letteri實(shí)驗(yàn)室來(lái)確定聚合物的長(zhǎng)度，這需要使用國(guó)內(nèi)很少有實(shí)驗(yàn)室擁有的儀器。我們也非常感謝[生物化學(xué)德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的NathanWilliams和Jean-PhilippePellois博士在讀博士，他們?yōu)槲覀冊(cè)u(píng)估紅細(xì)胞毒性提供了專業(yè)知識(shí)。”

米肖德?tīng)柋硎?，該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在將專注于提高其聚合物的抗菌活性;具體來(lái)說(shuō)，它們對(duì)細(xì)菌細(xì)胞與人類細(xì)胞的選擇性;在進(jìn)行體內(nèi)測(cè)定之前。

“我們正在合成各種類似物，以實(shí)現(xiàn)這一令人興奮的目標(biāo)，”他說(shuō)。

該團(tuán)隊(duì)的論文由Michaudel實(shí)驗(yàn)室成員和德克薩斯A&M化學(xué)博士擔(dān)任主角。畢業(yè)生SarahHancock'23博士作為第一作者，可以在線查看相關(guān)圖片和標(biāo)題。Michaudel實(shí)驗(yàn)室的其他主要貢獻(xiàn)者包括化學(xué)研究生AnTran'23、博士后學(xué)者ArunavaMaity博士和前博士后學(xué)者NattawutYuntawattana博士(現(xiàn)為泰國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)材料科學(xué)助理教授)。

這項(xiàng)研究主要由米肖德?tīng)柾ㄟ^(guò)國(guó)立普通醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所授予的國(guó)立衛(wèi)生研究院最大化研究者研究獎(jiǎng)(MIRA)資助。

米肖德?tīng)柍錾诜▏?guó)拉羅謝爾，于2018年加入德克薩斯農(nóng)工大學(xué)化學(xué)系，并在材料科學(xué)與工程系擔(dān)任聯(lián)合職務(wù)。除了2020年獲得的NIHMIRA獎(jiǎng)之外，他迄今為止獲得的職業(yè)榮譽(yù)還包括2022年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)教師早期職業(yè)發(fā)展(CAREER)獎(jiǎng)、2022年美國(guó)化學(xué)會(huì)高分子材料：科學(xué)與工程(PMSE)青年研究員獎(jiǎng)和2021年蒂姆獎(jiǎng)化學(xué)期刊獎(jiǎng)。

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