Белковые гидрогели с бактериофагами быстрее и лучше вылечат раны

Исследователи из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН предлагают использовать бактериофаги, совмещенные с белковым гидрогелем, для лечения ран. Это позволит не только эффективно бороться с антибиотикорезистентными инфекциями, но и поспособствует более быстрому восстановлению кожных покровов. Технология создания белковых наноструктур уже запатентована.

Младший научный сотрудник лаборатории биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН Инна Александровна Мальбахова. Источник фото: Юлия Позднякова

При повреждении, особенно, если затронута не только кожа, но и ткани под ней, часто существует вероятность заражения раны какой-либо инфекцией. «Это возможно как в ходе самого ранения, так и затем во время госпитализации, доля таких случаев варьируется, по различным оценкам, от 30 до 80-90%, — рассказывает младший научный сотрудник лаборатории биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН Инна Александровна Мальбахова. — Чтобы решить эту проблему, нужны комплексные подходы, которые позволяют как восстановить кожу, так и избавиться от инфекции. При этом важно упомянуть, что в настоящее время огромное количество бактерий антибиотикорезистентны, поэтому требуются альтернативы стандартным препаратам, чтобы с ними справиться». 

Один из широко известных подходов в этом случае — использование бактериофагов. Бактериофаги — это вирусы, которые способны уничтожать бактерии. Ученые модифицируют их и применяют в качестве терапии. Однако сами бактериофаги остаются весьма чувствительными к факторам окружающей среды (например, температуре) и к раневым условиям. «Для большей эффективности бактериофаг должен как можно дольше находиться в ране, — объясняет Инна Мальбахова, — однако аптечные формы чаще всего представляют собой жидкости на основе физиологических растворов, и их эффективность недостаточно высока. Мы ставили себе задачу создать комплексное средство, которое будет бороться с инфекцией и одновременно способствовать реэпитализации, то есть восстановлению кожных покровов». 

Исследователи решили совместить бактериофаги с гидрогелями, сделав акцент на гидрогелях на основе натуральных гидроколлоидов белкового (сывороточный альбумин человека, коллаген и так далее) и углеводного происхождения (хитозан, целлюлоза и другие). 

Сначала ученые работали с коммерчески доступными углеводными гидрогелями. Углеводные гидрогели обладают большей механической прочностью, чем белковые, поэтому более удобны для применения в больнице. Бактериофаги брались из соответствующей библиотеки, собранной в лаборатории молекулярной микробиологии под руководством доктора биологических наук Нины Викторовны Тикуновой. Поскольку каждый бактериофаг нацелен лишь на определенные бактерии, исследователи работали с теми, которые уничтожают часто встречающиеся в ранах возбудители: стафилококки, стрептококки, протеи, синегнойные и кишечные палочки и так далее. «Наша задача в этом случае — химическая, то есть мы работаем именно над созданием гидрогелевых форм, изучаем, как совмещаются гидрогели и бактериофаг и как потом последний высвобождается», — рассказывает Инна Мальбахова. 

Белковый гидрогель с бактериофагами. Источник фото: Юлия Позднякова

Следующим шагом стала работа с белковыми гидрогелями. Ранее в лаборатории был разработан подход к формированию наночастиц на основе белковых натуральных гидроколлоидов, в частности альбумина, который и позволил ученым запатентовать собственный метод получения белковых гидрогелей. «Очень мало коммерческих гидрогелей на белковой основе, — объясняет Инна Мальбахова, — однако мы считаем, что они более перспективны для лечения ран, так как способствуют лучшему восстановлению тканей, что логично, ведь белок — основа для кожи, кроме того, существуют пока обрывочные данные, что бактериофаги лучше живут именно в белковых гидрогелях». 

В дальнейшем ученые планируют создавать и исследовать собственные комбинации белковых и углеводных гидрогелей для того, чтобы использовать преимущества обоих видов. 

Результаты работы были изложены в докладе на конференции «Современные вызовы молекулярной биологии».

Работа поддержана грантом РНФ 25-64-00030. Номер патента — 2838022. 

Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.

Юлия Позднякова