Доставка стрептомицина в толстую кишку крысы с помощью электроформованных нановолокон.

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 21503 (2022) Цитировать эту статью

821 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Наполненные лекарственными средствами электропряденые нановолокна являются потенциальными системами-носителями лекарств, которые могут оптимизировать лечение заболеваний, одновременно снижая воздействие на комменсальные микробы. Была оценена осуществимость нановолокон пуллулана, нагруженных стрептомицином, изготовленных методом зеленого электропрядения с использованием воды в качестве растворителя. Мы провели исследование на крысах, включая группу, получавшую нановолокна, нагруженные стрептомицином (STR-F, n = 5), группу, получавшую аналогичные концентрации стрептомицина в питьевой воде (STR-W, n = 5), и группу, не получавшую стрептомицин. обработанная контрольная группа (CTR, n = 5). Стрептомицин был успешно загружен в нановолокна и доставлен с помощью этого носителя, что свело к минимуму количество препарата, высвобождаемого в подвздошном отделе кишки. При проглатывании устойчивая к стрептомицину кишечная палочка колонизировалась до 106 КОЕ/г фекалий, что демонстрирует селективный эффект стрептомицина даже при его введении в низких количествах, допускаемых доставкой на основе нановолокон. Секвенирование 16S-ампликона местной микробиоты выявило различия в эффектах в трех группах. Увеличение количества Peptostreptococcaceae в слепой кишке животных STR-F может указывать на то, что ферментация нановолокон прямо или косвенно способствует росту бактерий этого семейства. Наши результаты проясняют важные свойства электроформованных нановолокон как нового средства доставки противомикробных препаратов в толстую кишку.

Антибиотики имеют решающее значение для контроля и предотвращения инфекций, но также могут поражать нецелевые бактерии в просвете кишечника1,2,3. Отрицательные эффекты противомикробной терапии включают нарушение комменсальной микробиоты кишечника, а также развитие устойчивых к лекарствам бактерий3,4.

Развитие технологий биоматериалов позволило создать современные носители лекарств, такие как нановолокна, которые могут помочь преодолеть проблемы с терапевтической эффективностью лекарств, снизить риск развития устойчивости к противомикробным препаратам5,6 и потенциально минимизировать воздействие на микробиоту кишечника.

Интересно, что доставка лекарств с помощью наноструктурированных носителей продемонстрировала соответствующие свойства, такие как эффективное ингибирование роста бактерий и замедленное высвобождение7. Более того, системы доставки лекарств на основе полисахаридов, в частности пуллулана, привлекают все больше внимания, поскольку они нетоксичны, стабильны, биосовместимы и биоразлагаемы8,9,10,11. Электропрядение, которое представляет собой простую и быструю систему формирования нановолокон, продвигается вперед в создании новых видов наноструктур, включая многослойные листы12,13, наногибриды14,15 и нановолокна ядро-оболочка14,16. Недавно были рассмотрены различные потенциальные стратегии электропрядения для управления поведением высвобождения лекарств для улучшения терапевтического эффекта17,18. На фоне широкого использования электропряденных нановолокон для доставки лекарств, в некоторых представленных системах на основе электропряденных нановолокон в процедуре изготовления используются органические растворители6. Здесь мы использовали экологически чистый процесс, включающий пуллулан в качестве пищевого биополимера и воду в качестве растворителя. Пуллулан представляет собой линейный полисахарид, полученный из гриба Aureobasidium pullulans, и состоит из единиц типа мальтотриозы, т.е. α-(1 → 6)-связанных с (1 → 4)-α-d-триглюкозидами19. Этот уникальный рисунок сцепления обеспечивает высокую адгезию и прочность пуллулана20 на разрыв. В отличие от многих других полисахаридов пуллулан легко растворяется в воде благодаря низкой степени водородных связей. Он обеспечивает хороший технологический потенциал для формирования пленок и волокон и благодаря негигроскопической природе демонстрирует значительную межмолекулярную механическую прочность8,19,21,22. Кроме того, этот биополимер является подходящим носителем для доставки лекарств благодаря своим немутагенным, неканцерогенным, биоразлагаемым, мукоадгезивным и цитоадгезивным свойствам6,9,13.

Поскольку устойчивость к противомикробным препаратам является одной из крупнейших глобальных угроз общественному здравоохранению, и в настоящее время мы находимся на пороге постантибиотической эры23, предпочтительна доставка противомикробных препаратов в определенные места. Подходы, повышающие локальную концентрацию антибиотиков только в тех местах, где они предназначены для оказания эффекта, могут стать способом снижения развития лекарственной устойчивости. Таким образом, это исследование было направлено на описание воздействия проглоченных нановолокон пуллулана, нагруженных стрептомицином, на кишечное бактериальное сообщество у крыс по сравнению с доставкой стрептомицина через питьевую воду. Кроме того, оценивалось селективное воздействие на устойчивый к приему бактериальный штамм.