Las bacterias resistentes a los antibióticos se han convertido en una amenaza cada vez mayor para la salud pública. Cada año, representan más de 2,8 millones de infecciones, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. Sin nuevos antibióticos, incluso las lesiones e infecciones más comunes tienen el potencial de volverse letales.

Los científicos ahora están un paso más cerca de eliminar esa amenaza, gracias a una colaboración liderada por la Universidad Texas A&M que ha desarrollado una nueva familia de polímeros capaces de matar bacterias sin inducir resistencia a los antibióticos al alterar la membrana de estos microorganismos.

"Los nuevos polímeros que sintetizamos podrían ayudar a combatir la resistencia a los antibióticos en el futuro al proporcionar moléculas antibacterianas que operan a través de un mecanismo contra el cual las bacterias no parecen desarrollar resistencia", dijo el Dr. Quentin Michaudel, profesor asistente en el Departamento de Química y director investigador en la investigación, publicado el 11 de diciembre en las Proceedings of the National Academy of Sciences .

Trabajando en la interfaz de la química orgánica y la ciencia de los polímeros, el Laboratorio Michaudel pudo sintetizar el nuevo polímero diseñando cuidadosamente una molécula cargada positivamente que se puede unir muchas veces para formar una molécula grande hecha del mismo motivo cargado repetitivo utilizando un material cuidadosamente seleccionado. catalizador llamado AquaMet.

Según Michaudel, ese catalizador resulta clave, dado que tiene que tolerar una alta concentración de cargas y también ser soluble en agua, una característica que él describe como poco común para este tipo de proceso.

Después de lograr el éxito, el laboratorio Michaudel puso a prueba sus polímeros contra dos tipos principales de bacterias resistentes a los antibióticos:E. coli y Staphylococcus aureus (MRSA), en colaboración con el grupo de la Dra. Jessica Schiffman de la Universidad de Massachusetts Amherst. Mientras esperaban esos resultados, los investigadores también probaron la toxicidad de sus polímeros contra los glóbulos rojos humanos.

"Un problema común con los polímeros antibacterianos es la falta de selectividad entre las bacterias y las células humanas cuando se dirigen a la membrana celular", explicó Michaudel. "La clave es lograr un equilibrio adecuado entre inhibir eficazmente el crecimiento de bacterias y matar varios tipos de células de forma indiscriminada".

Michaudel atribuye la naturaleza multidisciplinaria de la innovación científica y la generosidad de los investigadores dedicados en todo el campus de Texas A&M y el país como factores en el éxito de su equipo a la hora de determinar el catalizador perfecto para el ensamblaje de sus moléculas.

"Este proyecto tardó varios años en realizarse y no habría sido posible sin la ayuda de varios grupos, además de nuestros colaboradores de UMass", dijo Michaudel.

"Por ejemplo, tuvimos que enviar algunas muestras al Laboratorio Letteri de la Universidad de Virginia para determinar la longitud de nuestros polímeros, lo que requirió el uso de un instrumento que pocos laboratorios en el país tienen. También estamos tremendamente agradecidos a [bioquímica Candidato a doctorado] Nathan Williams y el Dr. Jean-Philippe Pellois aquí en Texas A&M, quienes brindaron su experiencia en nuestra evaluación de la toxicidad contra los glóbulos rojos."

Michaudel afirma que el equipo ahora se centrará en mejorar la actividad de sus polímeros contra las bacterias (específicamente, su selectividad por las células bacterianas frente a las células humanas) antes de pasar a los ensayos in vivo.

"Estamos en el proceso de sintetizar una variedad de análogos con ese emocionante objetivo en mente", dijo.

El artículo del equipo presenta al miembro del Laboratorio Michaudel y al doctorado en química de Texas A&M. La Dra. Sarah Hancock, graduada, como primera autora. Otros contribuyentes clave del Laboratorio Michaudel son el estudiante de posgrado en química An Tran, el académico postdoctoral Dr. Arunava Maity y el ex académico postdoctoral Dr. Nattawut Yuntawattana, quien ahora es profesor asistente de ciencia de materiales en la Universidad Kasetsart en Tailandia.

Más información: Sarah N. Hancock et al, Polimerización por metátesis con apertura de anillo de norbornenos fusionados con N -metilpiridinio para acceder a polímeros catiónicos de cadena principal antibacterianos, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI:10.1073/pnas.2311396120

Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias

Proporcionado por la Universidad Texas A&M