MAGNESEM W BAKTERIE. NOWA METODA WALKI Z BAKTERIAMI

W PORT Polskim Ośrodku Rozwoju Technologii wystartował projekt badawczy, który ma wyjaśnić mechanizm znacząco większej efektywności działania antybiotyków i antyseptyków w obecności wirującego pola magnetycznego względem wysoce opornych biofilmów, tworzonych przez drobnoustroje w przebiegu infekcji. Projekt oznaczony akronimem „MagBac” (od słów „magnetyczne pole” oraz „bakterie”) prowadzony jest w ramach konsorcjum naukowego, tworzonego przez PORT oraz Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie (ZUT). Pracami badawczymi prowadzonymi w PORT kieruje dr. n.med. Adama Junka, a kierownikiem projektu jest dr hab. inż. Karol Fijałkowski z ZUT.

Pełna nazwa projektu to Analiza mechanizmów zwiększonej efektywności substancji przeciwdrobnoustrojowych względem biofilmu w obecności wirującego pola magnetycznego. Jest on kontynuacją wcześniejszych badań dr Adama Junki z PORT i dr hab. Karola Fijałkowskiego z ZUT, którzy wykazali, że zastosowanie antybiotyków lub antyseptyków w połączeniu z wirującym polem magnetycznym w znaczny sposób podwyższa ich skuteczność przeciwdrobnoustrojową. Ma to szczególne znaczenie w przypadku, gdy infekcje wywołują biofilmy, czyli niezwykle trudne do usunięcia społeczności mikroorganizmów. Okryte są one zewnątrzkomórkową macierzą (rodzajem schronienia) zwiększającą do 1000 razy tolerancję bakterii na działanie antybiotyków i antyseptyków. Hipoteza badawcza, która będzie zweryfikowana doświadczalnie w projekcie MagBac, zakłada, że cząsteczki związków przeciwdrobnoustrojowych w obecności wirującego pola magnetycznego wykazują się wyższą ruchliwością, co ułatwia im penetrację ochronnej warstwy macierzy biofilmowej (ale także np. skrzepu czy martwicy w ranach przewlekłych) i dotarcie do komórek bakteryjnych.

Pomysł na przeprowadzenie badań, które tego dowiodły, był efektem spotkania dr. Adama Junki z PORT z dr. hab. inż. Karolem Fijałkowskim z ZUT, który jako pierwszy wykorzystał wirujące pole magnetyczne do celów mikrobiologicznych. Naukowcy wpadli na pomysł, by do tych bioreaktorów wprowadzić biofilmy oraz związki przeciwdrobnoustrojowe. Zwieńczeniem pierwszej fazy współpracy naukowców była publikacja wyników badań w prestiżowym Scientific Reports.

Do tej pory brakowało skutecznych metod zapobiegania i zwalczania infekcji wywołanych przez drobnoustroje w formie biofilmowej. Są one dużym problemem; obecnie szacuje się, że około 5% budżetów zdrowotnych krajów Unii Europejskiej pochłania walka z ranami przewlekłymi powikłanymi infekcjami, które zostały wywołane przez biofilmy. Wywołują one również infekcje skóry, kości, narządów i układów wewnętrznych. Dlatego opracowanie nowych metod zwiększania skuteczności walki z biofilmami może mieć ogromne znaczenie nie tylko dla środowisk naukowych, ale i dla całej ludzkości. Taką nadzieję niosą wcześniejsze badania zespołu dr Junki. Jednak by opracować i wdrożyć bazujące na tych badaniach techniki działań terapeutycznych, nie wystarczy samo stwierdzenie podwyższonej skuteczności związków przeciwdrobnoustrojowych w obecności pola magnetycznego. Konieczne jest przede wszystkim szczegółowe wyjaśnienie mechanizmu, dzięki któremu do tego zjawiska dochodzi.

Projekt MagBac angażować będzie szereg laboratoriów PORT, z których każdy będzie miał swój cząstkowy wkład w jego przebieg i otrzymane rezultaty. Zaplanowano hodowlę biofilmów drobnoustrojów Pseudomonas aeruginosa i Staphylococcus aureus w warunkach in vitro, a następnie wprowadzenie ich do generatorów wirującego pola magnetycznego w obecności antybiotyków i antyseptyków. Za pomocą najnowocześniejszych urządzeń badawczych, takich jak mikroskop elektronowy, mikroskop konfokalny, wysokorozdzielczy spektrometr masowy czy jądrowy rezonans magnetyczny, naukowcy chcę zanalizować wpływ pola magnetycznego i środków przeciwdrobnoustrojowych na skład chemiczny i parametry fizyczne macierzy biofilmowej oraz na procesy zachodzące w komórkach biofilmu. Analiza uzyskanych danych za pomocą metod biostatystycznych ma pozwolić na zrozumienie mechanizmu, który odpowiada za obserwowany efekt niszczenia biofilmu przez substancje przeciwdrobnoustrojowe w obecności pola magnetycznego. To z kolei pozwoli tak ustawić parametry, którymi naukowcy mogą manipulować, by jeszcze bardziej zwiększyć skuteczność eliminacji bakterii.

Twórcy projektu MagBac mają nadzieję, że zdobyta dzięki niemu wiedza utoruje drogę do opracowania nowych metod usuwania biofilmu, będącego dotąd strukturą tak oporną na działanie antybiotyków i antyseptyków i sprawiającą liczne problemy kliniczne. Zakładają, że stosowanie stworzonych przez nich technik umożliwi uzyskanie analogicznej lub większej skuteczności antybiotyków i antyseptyków przy podawaniu np. dwukrotnie mniejszej ich dawki.

biofilm tworzony przez Pseudomonas aeruginosa