Функционализация биомиметических полидофаминовых оболочек на частицах с висмутовым ядром для pH-зависимой направленной доставки препаратов при бактериальных инфекциях

Введение

Хронические бактериальные инфекции, устойчивые к лечению, представляют серьезную проблему как для пациентов, так и для системы здравоохранения. Мультимодальная терапия, включающая комбинированные методы, может повысить эффективность антибиотиков за счет преодоления множественной лекарственной устойчивости. Одним из перспективных подходов является использование функционализированных частиц с ядром из висмута (Bi) и оболочкой из полидофамина (PDA), способных доставлять лекарства в зависимости от pH среды.

Цель исследования

Целью работы была разработка и оценка эффективности новых композитных частиц Bi/PDA-Tris, функционализированных трис-буфером (Tris), для направленной доставки антибиотиков в условиях бактериальной инфекции.

Методы

Синтез частиц проводился в три этапа: формирование ядра из Bi, нанесение PDA-оболочки и функционализация трис-буфером. Для подтверждения структуры использовались:

• Рентгеновская дифракция (XRD)
• Спектроскопические методы
• Термогравиметрический анализ (TGA)

Также оценивались гидрофильность, дисперсность, коллоидная стабильность, морфология поверхности и биосовместимость частиц.

Результаты

Частицы Bi/PDA-Tris продемонстрировали:

• Увеличенный средний диаметр
• Повышенную гидрофильность и стабильность в водной среде
• Сферическую форму с узким распределением по размерам
• Минимальную адсорбцию белка (по данным теста с бычьим сывороточным альбумином)
• Хорошую гемосовместимость (по результатам гемолитического анализа)

Иммобилизация антибиотика гентамицина (GM) на частицах позволила достичь контролируемого высвобождения препарата в кислой среде, что особенно важно для очагов инфекции. In vitro-тесты подтвердили значительную антибактериальную активность GM-нагруженных частиц.

Выводы

Функционализация PDA-оболочки трис-буфером значительно усиливает антибактериальную эффективность частиц Bi/PDA-Tris в кислых условиях, характерных для очагов инфекции. Предложенный материал обладает рядом преимуществ:

• Экономичность (по сравнению с использованием драгоценных металлов)
• Нетоксичность
• Простота использования
• Высокая биосовместимость

Это открывает новые возможности для создания эффективных систем направленной доставки антибиотиков при хронических бактериальных инфекциях.

Термины и сокращения

• PDA (Polydopamine) - полидофамин, биомиметический полимер
• Bi - висмут
• Tris - трис(гидроксиметил)аминометан, буферный раствор
• GM (Gentamicin) - гентамицин, антибиотик
• XRD (X-ray diffraction) - рентгеновская дифракция
• TGA (Thermogravimetric analysis) - термогравиметрический анализ