A medida que las superbacterias se vuelven cada vez más peligrosas para la salud humana, los investigadores de NC State han desarrollado un material blando que conserva medicamentos capaces de tratar infecciones sin riesgo de resistencia a los antimicrobianos.

Con su colega Christopher Gorman en el Departamento de Química y los estudiantes Ryan Smith y Juliana O'Brien, Stefano Menegatti, becario de la facultad universitaria y profesor asociado de ingeniería química y biomolecular, desarrolló nuevos dendrímeros, macromoléculas altamente estructuradas, que actúan como un pegamento. alrededor de plantillas de nanopartículas. Tales plantillas incluyen bacteriófagos, que son virus que pueden infectar y atacar bacterias dañinas en el cuerpo. Si bien pueden ser una alternativa a los antibióticos tradicionales, pueden ser difíciles de formular y estabilizar como medicamento. Para seguir siendo seguros y eficaces, los bacteriófagos terapéuticos deben protegerse de los cambios ambientales.

Menegatti y su equipo encontraron que los dendrímeros combinados con cadenas cortas de aminoácidos o péptidos pueden rodear nanopartículas y mantenerlas estables en una variedad de condiciones. Su equipo llama a estos dendrímeros DendriPeps. Como las nanopartículas están suspendidas en agua, estos DendriPeps solubles las mantienen en un sistema cerrado y estable.

“Estas capas de dendrímero mantienen el contenido de agua dentro de un virus mientras actúan como una esponja de protones, protegiendo al virus de la sal o los cambios de pH”, dijo Menegatti. "Es una barrera suave pero impermeable. Mantiene un entorno agradable para el virus".

Una vez que DendriPeps ha recubierto las nanopartículas, el cizallamiento localizado desencadena su liberación y su actividad terapéutica. Los materiales blandos pueden diseñarse para responder física y químicamente a estímulos como la temperatura, la presión y la humedad. El cizallamiento es un estímulo ideal para las aplicaciones de administración de fármacos porque es casi omnipresente en todo el cuerpo. Los párpados provocan cizallamiento al parpadear; los desechos cortan la pared intestinal durante la digestión; cizallamiento se crea cuando uno frota algo sobre la piel. Esto permite que DendriPeps trate infecciones locales.

"El cizallamiento es a menudo un estímulo olvidado", dijo Menegatti. "Con este invento, queríamos llenar ese vacío y Dendripeps ofreció una oportunidad increíble para hacerlo".

Cuando se corta un grupo de nanopartículas recubiertas de DendriPep, se desgranula y libera las partículas individuales. Estas partículas pueden, a su vez, liberar una carga útil terapéutica o, como los bacteriófagos, infectar y matar bacterias peligrosas. Cuando no se necesita una acción terapéutica, se elimina el cizallamiento y las partículas se vuelven a recubrir con DendriPeps y se reagrupan. Esto detiene la liberación de la carga útil.

Esta formulación puede proteger a los bacteriófagos. This offers a way of replacing antibiotics in some critical applications:The widespread use of antibiotics has developed superbugs—bacteria that are resistant to standard doses of antibiotics. The research team is also developing more DendriPep-based nanomedicines to deliver new drugs like viral vectors in gene therapy.

In the past few years, Menegatti has been honored as a Goodnight Early Career Innovator and an NC State Faculty Scholar. He has also received an ALCOA Foundation Research Achievement Award, a Chancellor's Innovation Fund grant, and an NSF Early Career award. Currently, his research has shifted toward gene therapy manufacturing technology and creating more efficient production processes. It's in a similar vein to his dendrimer research:He's seeking ways to overcome natural and systematic hurdles in biomedicine. His goal is to improve manufacturing of and access to better medicine.

"DendiPeps could be the missing link in material sciences to make therapeutic viruses the center of the next-generation antimicrobials and drugs," Menegatti said. + Explora más

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