Nanofibril peptide tự lắp ráp được tạo ra để chống lại nhiễm trùng do vi khuẩn nội bào

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại sợi nano peptide tự lắp ráp mới với những đặc tính độc đáo, cho phép chúng tiêu diệt hiệu quả vi khuẩn gây bệnh nội bào. Kết quả của nghiên cứu quan trọng này đã được công bố trên tạp chí Science Advances.

Bản chất của cách tiếp cận mới là gì?

Vi khuẩn nội bào đặt ra một thách thức y khoa nghiêm trọng vì chúng ẩn náu khỏi hệ thống miễn dịch và thường kháng thuốc kháng sinh truyền thống. Để vượt qua những thách thức này, một nhóm các nhà khoa học do Tiến sĩ W. Yu dẫn đầu đã phát triển các phân tử peptide có khả năng tự lắp ráp thành các sợi nano ổn định và sở hữu hoạt tính kháng khuẩn rõ rệt.

Các peptide được thiết kế cẩn thận với sự cân bằng cụ thể giữa các gốc axit amin kỵ nước và ưa nước. Chính thiết kế này cho phép chúng tự động hình thành các cấu trúc dạng sợi gọi là nanofibril. Các cấu trúc này ổn định trong môi trường sinh học và chống lại sự phân hủy của enzyme, giúp tăng đáng kể tiềm năng điều trị của chúng.

Cơ chế hoạt động của nanofibril

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các sợi nano tự lắp ráp:

1. Chúng xâm nhập hiệu quả vào các tế bào bị nhiễm bệnh, vượt qua hàng rào tế bào, nhờ sự kết hợp tối ưu giữa các axit amin tích điện và kỵ nước.
2. Chúng xâm nhập vào không gian nội bào, nơi có các mầm bệnh vi khuẩn, bao gồm cả các chủng kháng thuốc.
3. Chúng phá vỡ tính toàn vẹn của màng vi khuẩn, dẫn đến cái chết nhanh chóng của vi khuẩn.

Một đặc điểm quan trọng của các sợi nano mới là chúng có hoạt động mạnh mẽ bên trong các tế bào bị nhiễm bệnh, trong khi các loại kháng sinh thông thường khó tiếp cận được các loại vi khuẩn này và kém hiệu quả hơn.

Chi tiết và kết quả nghiên cứu

Các thí nghiệm được tiến hành trên các nuôi cấy tế bào bị nhiễm mầm bệnh vi khuẩn nội bào (ví dụ: Listeria monocytogenes). Các xét nghiệm cho thấy:

• Hiệu quả kháng khuẩn cao của peptide mới chống lại các tác nhân gây bệnh nội bào.
• Ít độc tính đối với tế bào chủ, chứng minh tính an toàn khi sử dụng.
• Khả năng chống lại sự phân hủy của các enzyme trong cơ thể, cho phép sử dụng các sợi nano dưới dạng thuốc điều trị có tác dụng kéo dài.

Các nghiên cứu sâu hơn sử dụng kính hiển vi điện tử đã xác nhận sự hình thành của các sợi nano và các phân tích sinh hóa cho thấy các cấu trúc này ổn định và có đặc điểm lý hóa ổn định.

Ý nghĩa thực tiễn của khám phá

Các sợi nano được phát triển là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho kháng sinh truyền thống, đặc biệt là trong cuộc chiến chống lại các bệnh nhiễm trùng khó điều trị. Chúng có thể được sử dụng:

• Dùng để điều trị nhiễm trùng nội bào, bao gồm các chủng vi khuẩn kháng thuốc mà nhiều loại kháng sinh không có hiệu quả.
• Là cơ sở để đưa các loại thuốc khác vào tế bào, nhờ khả năng thẩm thấu qua màng tế bào.
• Là một phần của liệu pháp phức hợp cho các bệnh truyền nhiễm nghiêm trọng như bệnh lao, bệnh brucella, bệnh salmonella và các bệnh khác do tác nhân gây bệnh nội bào gây ra.

Phương pháp này cũng có thể được áp dụng để tạo ra vật liệu và lớp phủ mới có đặc tính kháng khuẩn nhằm ngăn ngừa nhiễm trùng trong bệnh viện.

Kế hoạch và triển vọng tương lai

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu dự định tiếp tục thử nghiệm trên mô hình động vật để xác nhận hiệu quả và độ an toàn của các sợi nano trong cơ thể sống. Ngoài ra, họ cũng đang nghiên cứu để tối ưu hóa cấu trúc của các peptide nhằm tăng cường hiệu quả chống lại nhiều chủng vi khuẩn nội bào khác nhau.

Do đó, việc tạo ra các nanofibril peptide tự lắp ráp mở ra một hướng đi hoàn toàn mới trong việc phát triển kháng sinh và vật liệu y sinh. Phương pháp tiếp cận dựa trên khả năng tự lắp ráp có kiểm soát của peptide cho thấy tiềm năng to lớn cho y học tương lai, đặc biệt trong bối cảnh tình trạng kháng kháng sinh ngày càng gia tăng và những thách thức mới của các bệnh truyền nhiễm.