Việc lạm dụng kháng sinh là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng kháng thuốc ở vi khuẩn. Sử dụng đủ liều lượng vào đúng thời điểm có thể giúp làm chậm quá trình đó, nhưng khó để đánh giá. Vì vậy, đối với nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã phát triển một loại vật liệu thông minh chỉ giải phóng khối lượng thuốc khi phát hiện vi khuẩn.

Hydrogel được tạo thành từ mạng lưới polyme liên kết chéo với nhau có thể chứa một lượng các hạt nano, chẳng hạn như thuốc kháng sinh. Tuy nhiên, vật liệu này được thiết kế sao cho các polyme sẽ bị phân hủy khi gặp những enzym được gọi là beta-lactamase, được tạo ra bởi nhiều vi khuẩn gây bệnh. Sau đó lần lượt giải phóng các hạt nano.

Trưởng nhóm nghiên cứu Anita Shukla cho biết: “Điều thú vị là các beta-lactamase thực sự là nguyên nhân chính gây ra tình trạng kháng thuốc kháng sinh vì chúng phá hủy các kháng sinh beta-lactam, là một số loại kháng sinh được kê đơn phổ biến nhất của chúng tôi. Nhưng chúng tôi đã sử dụng cơ chế bảo vệ vi khuẩn này và sử dụng nó để chống lại vi khuẩn”.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm kỹ thuật này trong các đĩa thí nghiệm và trên nhiều mẫu da lợn, sử dụng các hạt nano huỳnh quang có thể được theo dõi rõ ràng khi chúng được giải phóng. Và chắc chắn, hydrogel đã giải phóng tải trọng của chúng để phản ứng với vi khuẩn sản xuất beta-lactamase, trong khi các enzym vi khuẩn khác không làm suy giảm cấu trúc. Điều đó cho thấy rằng kỹ thuật này có thể được chọn lọc đối với một số vi khuẩn nhất định hơn những vi khuẩn khác.

Anita Shukla giải thích: “Chúng tôi đã phát triển một hệ thống phân phối thuốc thông minh, được kích hoạt bằng vi khuẩn. Giả thuyết là những công nghệ như thế này, giúp giảm lượng thuốc cần thiết để điều trị hiệu quả, cũng có thể giảm cả tác dụng phụ và khả năng kháng thuốc”. Các hydrogel giải phóng có kiểm soát tương tự đã được thử nghiệm như một cách để chống lại ung thư, bằng cách giải phóng những loại thuốc chống ung thư để phản ứng với tính axit và nhiệt độ của vi môi trường khối u. Trong trường hợp này, nhóm nghiên cứu cho thấy hydrogel mới có thể được sử dụng như một loại băng vết thương giúp giải phóng kháng sinh ngay lập tức và hiệu quả khi nhiễm trùng bắt đầu xuất hiện.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí ACS Applied Materials and Interfaces.