Пластикове сміття можна перетворити в ліки проти грибкових захворювань

Вчені з Сінгапуру запропонували вельми оригінальний спосіб боротьби з пластиковими відходами. Вони з'ясували, що з нановолокон поліетилентерефталату можна отримати дуже ефективні ліки проти різних грибкових захворювань, до якого паразит принципово не може адаптуватися. А ось клітинам хворого ці ліки взагалі ніяк не зашкодить.

Однією з найсерйозніших проблем охорони навколишнього середовища на сьогодні є боротьба з пластиковими відходами. Дійсно, щорічно на нашій планеті в утиль відправляється 2,5 мільйона тонн пластикових пляшок на основі такої речовини, як поліетилентерефталат (ПЕТ). І, що найголовніше, до сих пір абсолютно незрозуміло, що робити з такими відходами - адже чудодійний мікроорганізм, який міг би знищити все це сміття з виділенням теплової енергії, вчені поки що не можуть вивести. Ну, а просто спалювати такий пластик досить небезпечно, оскільки при його горінні в атмосферу виділяються надзвичайно токсичні речовини.

У цій боротьбі з пластиковим забрудненням планети особливо важко доводиться невеликим державам - через нестачу території їм просто ніде розміщувати підприємства, які могли б здійснювати переробку даного сміття. Напевно, тому в НДІ саме цих держав найчастіше народжуються досить оригінальні розробки та ідеї, спрямовані на те, щоб покінчити з даним типом забруднення. До числа таких належить і дослідження, яка виконала група вчених з Інституту біоінжінірінга і технологій (Сінгапур), якою керував професор Ян І Янь. За допомогою фахівців з компанії IBM - лідера на ринку комп'ютерних технологій, дослідники відкрили одне з вельми цікавих властивостей поліетилентерефталату - виявляється, його нановолокна можуть успішно боротися з патогенними грибками, які збуджують безліч досить важких захворювань.

Читайте також: Пластик проти людини: хто переможе?

Вивчивши властивості даного матеріалу, вчені змогли створити на основі ПЕТ особливий тип самозбирається нановолокна, кінцевий полімер якого несе на собі позитивний заряд. Проте яким же чином ця речовина зможе допомогти лікарям лікувати мікози - захворювання, які викликають паразитичні гриби. Справа в тому, що клітини цих шкідливих мікроорганізмів мають міцну стінку, що складається з хітину. Саме через неї багато ліків не в змозі впоратися з грибками - вони просто не проникають через цю перешкоду в саму клітку. Більш того, здатність паразитичних грибів пристосовуватися до впливу різних препаратів хоча і нижче такої у бактерій, проте все одно дуже і дуже велика - тому навіть ті ліки, що "протиснутися" крізь хітинову оболонку, через деякий час вже не забезпечують ефективного лікування, оскільки грибки стають несприйнятливими до їх дії.

Створене ж вченими з Сінгапуру нове нановолокно відносно легко руйнує хітинову клітинну оболонку, оскільки її поверхня має негативний заряд (а кінцевий полімер, як ми пам'ятаємо, заряджений позитивно). В результаті електростатичне взаємодія притягує нановолокно до клітин грибка, і воно створює поряд з вогнищем мікозу підвищену концентрацію позитивних іонів. Вони ж, у свою чергу, досить легко проходить крізь клітинні стінки паразита, і, коли їх кількість всередині стає досить високим, починають руйнувати клітку грибка. Цікаво, що адаптуватися до такого методу боротьби абсолютно неможливо - грибок не в змозі змінити заряд своєї оболонки, оскільки це вимагатиме принципової зміни всього клітинного обміну речовин.

"Здатність таких молекул до самосборке в нановолокна дуже важлива, оскільки, на відміну від звичайних молекул, ці структури створюють середовище з високим вмістом позитивних іонів ... Це радикально полегшує вибір мети і подальше знищення її за допомогою руйнування клітинних стінок. І це означає, що клітини грибків можуть бути знищені навіть при малій концентрації таких нановолокон "- коментує результати роботи провідний автор дослідження професор Ян І Янь.

Ефективність даних ліків підтвердила серія експериментів, де його застосували проти грибка Candida albicans - збудника такого важкого захворювання, як молочниця. Мазь, в яку були додані нановолокна ПЕТ, знищила в перебігу години 99 відсотків клітин паразита! Більш того, коли вчені виростили нові колонії грибка з одиничних вижили клітин, а потім знову обробили їх цими ліками (весь цикл був повторений 11 разів), то з'ясувалося, що нащадки вцілілих паразитів не змогли придбати стійкість до дії препарату - у всіх наступних дослідах відсоток детальності був точно таким же, як і в першому експерименті. Контрольний же експеримент з традиційними протигрибковими препаратами показав, що ті змогли лише придушити подальше розмноження грибка, і вже після шести циклів відбору вижили клітин серед них стала з'являтися стійкість.

Отже, як бачите, препарат з додаванням нановолокон ПЕТ виявився куди більш ефективним засобом у боротьбі зі збудником молочниці. Після цього дані ліки було випробувано при лікуванні інших мікозів, і всюди смертність паразита становила 95-99%. Більш того, було доведено, що ці чудодійні нановолокна досить легко знищують навіть біоплівки грибкового походження, причому після однієї обробки. І це при тому, що звичайні протигрибкові ліки в принципі не можуть впоратися з такими біоплівки, оскільки там клітини паразита захищені від впливу ліки додатковими шарами з суміші полімерних вуглеводів.

У висновку вчені вирішили перевірити чи зможе нановолокно ПЕТ завдати шкоди організму хворого. Теоретично для клітин організму вищих тварин вони повинні бути абсолютно безпечні, оскільки їх негативний заряд поверхні набагато менше, ніж такий клітинної стінки грибів, і через це волокна до них просто не зможуть притянуться. Однак перевірити все-таки було треба, причому на такій структурі, яка сама по собі є досить крихкою і може бути пошкоджена новим ліки чисто механічно.

Отже, дослідники інфікували вищезазначеним C. albicans очей звичайної лабораторної миші, а потім обробили цей мікоз маззю з нановолокнами ПЕТ. В результаті такого лікування не тільки припинилося зростання колонії грибка в рогівці тваринного, а й повністю припинився запальний процес. Подальший аналіз клітин мишачого очі показав, що ніякої загрози для них новий лікарський засіб не представляє, тому що на поверхні цього вельми чутливого органу не залишилося навіть слідів ерозії, викликаних нанесенням нановолокна.

Читайте також: Графеновий пластир всім мікробам склеїть ласти

Як бачите, пластикові відходи ще можуть послужити людству дуже корисну службу - вони позбавлять нас з вами, а також наших домашніх улюбленців від мікозів. Залишається тепер лише налагодити масове виробництво цього чудо-ліки, благо, що сировина для нього досі є в надлишку ...

Читайте найцікавіше в рубриці "Наука і техніка"