UFPB-Wissenschaftler entwickeln ein Nanomedikament gegen Superbugs – UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA

Wissenschaftler der Federal University of Paraiba (UFPB) haben ein nanometergroßes Medikament entwickelt, das in der Lage ist, den Superbug Staphylococcus aureus abzutöten, der häufig auf der Haut und in den Nasengängen von Menschen vorkommt und kleinere und schwere Infektionen verursachen kann, wie z Lungenentzündung und Meningitis.

Das Medikament TiO2/ZIF-67 wurde auf der Basis von Titandioxid (TiO2) und metallorganischen Netzwerken entwickelt, die aus Metallionen oder Agglomeraten bestehen, die mit organischen Bindungen koordiniert sind und ein-, zwei- oder dreidimensionale Strukturen bilden. Die Substanz sieht aus wie ein Pulver, das heißt, sie ist fest, trocken und zu sehr feinen Teilchen zerkleinert.

„Zwei Materialien wurden mit unterschiedlichen Methoden hergestellt. Die allgemeine Formel lautet TiO2/ZIF-67. Es ist eine Mischung aus zwei Materialien, TiO2 und ZIF-67. Wir verwenden für beide dieselbe Nomenklatur“, erklärt Fauston Silva, Professor und Forscher am Department of Chemistry, Center for Exact Sciences and Nature (CCEN) an der UFPB, und einer der Studienkoordinatoren.

Laut dem UFPB-Wissenschaftler wird TiO2 für diesen Zweck bereits in anderen wissenschaftlichen Arbeiten verwendet. Allerdings befasst sich nur ein wissenschaftlicher Artikel mit ZIF-67 für antibakterielle Zwecke. Fausthon Silva stellt fest, dass die Studie die zweite ist, die über dieses Merkmal berichtet, und rechtfertigt die Auswahl von Staphylococcus aureus als Standard, da es in der Literatur ausführlich untersucht wurde.

Laut dem UFPB-Forscher wirkt das Medikament auf den Superbug durch eine Kombination aus zwei Strategien: die Freisetzung von Kobaltionen und chemische Redoxreaktionen, die die Zerstörung der Zellwand des Superbugs verursachen und in seiner Inaktivierung gipfeln.

TiO2/ZIF-67 wurde unter Verwendung von Labormikrowellenöfen erzeugt, einer Methodik, die in der Literatur für diese Art von Material beispiellos ist. „Materialien, die unseren ähnlich sind, wurden als Photokatalysatoren, zur Stromerzeugung und in Solarzellen verwendet. In diesem Fall haben wir die antibakteriellen Eigenschaften entdeckt“, erklärt Ieda Santos, die die Forschung mit Fausthon Silva koordiniert.

Sie ist auch Professorin und Forscherin am Institut für Chemie der UFPB und weist darauf hin, dass während der Studie die Auswirkungen der experimentellen Methodik auf die Herstellung des Materials analysiert und mit seinen strukturellen, physikalischen und chemischen Eigenschaften in Verbindung gebracht wurden. „Wir haben diese Eigenschaften auch mit der antimikrobiellen Aktivität der Substanz gegen den Superkeim Staphylococcus aureus in Verbindung gebracht“, erklärt der Wissenschaftler.

Für Fausthon Silva ist die Forschung Teil der aktuellen Bemühungen, neue Materialien zu entwickeln, die die bakterielle Resistenz überwinden können, was Möglichkeiten für zukünftige Studien dieses Nanomaterials im Hinblick auf eine pharmakologische Anwendung eröffnet.

Bakterielle Erkrankungen seien derzeit eine Herausforderung, so Ida Santos, aufgrund der wachsenden bakteriellen Resistenz gegen herkömmliche Antibiotika. Auf diese Weise gehören nanostrukturierte Materialien zu den praktikablen Alternativen, um dieses Problem zu überwinden.

„Ein weiterer wichtiger Punkt ist das Verständnis der Beziehung zwischen der Methode zur Gewinnung von Nanomaterialien, ihrer Struktur, Morphologie und pharmakologischen Aktivität, was der Schlüssel zum Design neuer potenzieller Verbindungen mit pharmakologischer Anwendung ist“, betont der Forscher.

Bakterienresistenz ist ein globales Problem. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sterben jährlich rund 700.000 Menschen an superresistenten Bakterien, und die Bewältigung dieser Herausforderung ist eines der Ziele für nachhaltige Entwicklung. Fawston Silva.

Die Studie, die das Medikament TiO2/ZIF-67 hervorbrachte, wurde zwischen 2018 und 2020 während des Masterstudiums von Raquel Dantas Campos unter der Leitung von Fausthon Silva und Ieda Santos durchgeführt. Die Forscher Andre Oliveira, Camila Felix und Licio Castellano arbeiteten zusammen.

Die Arbeiten wurden in Partnerschaft mit durchgeführt Nationales Institut für Physik der Materialien und das Nationales Institut für Forschung und Entwicklung von Isotopen- und Molekulartechnologienin Magurele, Rumänien.

Die Umfrageergebnisse waren auf dem Cover einer Zeitschrift Neue Zeitschrift für ChemieEine monatliche, von Experten begutachtete Wissenschaftszeitschrift, die Forschungsergebnisse und von Experten begutachtete Artikel zu allen Aspekten der Chemie veröffentlicht. Die Studie generierte auch ein Patent für ein Verfahren zur Synthese und Anwendung der Substanz als antimikrobielles Mittel beim National Institute of Industrial Property (Inpi).

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Berichterstattung: Pedro Paz
Schnitt: Allen Lens
Bild: Reproduktion/New Journal of Chemistry