Tất cả chúng ta đều nhận thức rõ hơn về sức khỏe phổi kể từ Covid-19.

Tuy nhiên, đối với những người mắc bệnh hen suyễn và bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD), việc giải quyết các vấn đề về phổi là một cuộc đấu tranh suốt đời. Những người mắc bệnh COPD bị mô phổi bị viêm nặng, sưng lên và tắc nghẽn đường thở, khiến họ khó thở. Căn bệnh này rất phổ biến, với hơn ba triệu ca mắc bệnh hàng năm chỉ riêng ở Mỹ.

Mặc dù có thể kiểm soát được nhưng không có cách chữa trị. Một vấn đề là phổi bị COPD bơm ra hàng tấn chất nhầy nhớt, tạo thành một rào cản ngăn cản các phương pháp điều trị tiếp cận các tế bào phổi. Chất nhầy - khi không ho ra ngoài - cũng thu hút vi khuẩn, khiến tình trạng bệnh trở nên trầm trọng hơn.

Một nghiên cứu mới in Những tiến bộ khoa học mô tả một giải pháp tiềm năng. Các nhà khoa học đã phát triển một vật liệu mang nano để đưa kháng sinh vào phổi. Giống như một phi thuyền sinh học, vật mang có “cửa” mở và giải phóng kháng sinh bên trong lớp chất nhầy để chống nhiễm trùng.

Bản thân những “cánh cửa” cũng gây chết người. Được làm từ một loại protein nhỏ, chúng xé toạc màng vi khuẩn và làm sạch DNA của chúng để loại bỏ các tế bào phổi bị nhiễm trùng mãn tính.

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế một phiên bản kháng sinh dạng hít bằng cách sử dụng chất mang nano. Trong mô hình chuột mắc bệnh COPD, phương pháp điều trị đã phục hồi các tế bào phổi của chúng chỉ sau ba ngày. Nồng độ oxy trong máu của họ trở lại bình thường và các dấu hiệu tổn thương phổi trước đó dần được chữa lành.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Chiến lược kháng khuẩn miễn dịch này có thể thay đổi mô hình quản lý COPD hiện tại”. đã viết trong bài báo.

thở cho tôi

Phổi cực kỳ mỏng manh. Hãy tưởng tượng các lớp tế bào mỏng nhưng linh hoạt được chia thành các thùy giúp điều phối luồng oxy đi vào cơ thể. Khi không khí đi qua khí quản, nó sẽ nhanh chóng phân tán thành một mạng lưới các nhánh phức tạp, lấp đầy hàng nghìn túi khí cung cấp oxy cho cơ thể đồng thời loại bỏ carbon dioxide.

Những cấu trúc này dễ bị hư hỏng và hút thuốc là nguyên nhân phổ biến. Khói thuốc lá khiến các tế bào xung quanh tiết ra chất nhầy làm tắc nghẽn đường thở và bao phủ các túi khí, khiến chúng khó hoạt động bình thường.

Theo thời gian, chất nhầy tạo thành một loại “keo” thu hút vi khuẩn và ngưng tụ thành màng sinh học. Rào cản này tiếp tục ngăn chặn quá trình trao đổi oxy và thay đổi môi trường của phổi thành nơi thuận lợi cho vi khuẩn phát triển.

Một cách để ngăn chặn vòng xoáy đi xuống là tiêu diệt vi khuẩn. Thuốc kháng sinh phổ rộng là phương pháp điều trị được sử dụng rộng rãi nhất. Nhưng do có lớp bảo vệ nhầy nhụa nên chúng không thể dễ dàng tiếp cận vi khuẩn sâu bên trong mô phổi. Tệ hơn nữa, điều trị lâu dài làm tăng nguy cơ kháng kháng sinh, khiến việc tiêu diệt vi khuẩn cứng đầu càng khó khăn hơn.

Nhưng lớp bảo vệ này có một điểm yếu: Nó hơi chua quá. Theo đúng nghĩa đen.

Chính sách mở cửa

Giống như chanh, lớp nhầy này có tính axit cao hơn một chút so với mô phổi khỏe mạnh. Điều kỳ lạ này đã mang lại cho nhóm nghiên cứu ý tưởng về chất mang kháng sinh lý tưởng có thể chỉ giải phóng tải trọng của nó trong môi trường axit.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra các hạt nano rỗng từ silica – một vật liệu sinh học linh hoạt – lấp đầy chúng bằng một loại kháng sinh thông thường và thêm “cửa” để giải phóng thuốc.

Những lỗ mở này được kiểm soát bởi các chuỗi protein ngắn bổ sung hoạt động giống như “ổ khóa”. Trong môi trường đường thở và phổi bình thường, chúng gập lại ở cửa, về cơ bản cô lập các kháng sinh bên trong bong bóng.

Được giải phóng trong phổi do bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD), tính axit cục bộ làm thay đổi cấu trúc của protein khóa, do đó, các cánh cửa mở ra và giải phóng kháng sinh trực tiếp vào chất nhầy và màng sinh học – về cơ bản là phá vỡ hàng rào phòng thủ của vi khuẩn và nhắm mục tiêu vào chúng trên sân nhà của chúng.

Một thử nghiệm với hỗn hợp này đã thâm nhập vào màng sinh học trồng trong phòng thí nghiệm trên đĩa petri. Nó hiệu quả hơn nhiều so với loại hạt nano trước đây, phần lớn là do cửa của chất mang mở ra khi ở bên trong màng sinh học – trong các hạt nano khác, kháng sinh vẫn bị giữ lại.

Những người mang mầm bệnh cũng có thể đào sâu hơn vào các khu vực bị nhiễm bệnh. Tế bào có điện tích. Chất mang và chất nhầy đều có điện tích âm, giống như các đầu tích điện tương tự của hai nam châm, đẩy chất mang vào sâu hơn và xuyên qua các lớp chất nhầy và màng sinh học.

Trong quá trình đó, tính axit của chất nhầy từ từ thay đổi điện tích của chất mang thành dương, do đó khi vượt qua màng sinh học, cơ chế “khóa” sẽ mở ra và giải phóng thuốc.

Nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm khả năng tiêu diệt vi khuẩn của hạt nano. Trong một chiếc đĩa, họ đã tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn truyền nhiễm phổ biến và phá hủy màng sinh học của chúng. Việc điều trị có vẻ tương đối an toàn. Các thử nghiệm trên tế bào phổi của bào thai người trong đĩa cho thấy có dấu hiệu độc tính tối thiểu.

Điều đáng ngạc nhiên là bản thân chất mang cũng có thể tiêu diệt vi khuẩn. Trong môi trường axit, điện tích dương của nó phá vỡ màng vi khuẩn. Giống như những quả bóng bay bị nổ, những con bọ này giải phóng vật liệu di truyền vào môi trường xung quanh và vật mang mầm bệnh cuốn theo.

Giảm lửa

Nhiễm trùng do vi khuẩn trong phổi thu hút các tế bào miễn dịch hoạt động quá mức, dẫn đến sưng tấy. Các mạch máu xung quanh túi khí cũng trở nên dễ thấm, giúp các phân tử nguy hiểm dễ dàng đi qua hơn. Những thay đổi này gây viêm, khiến bạn khó thở.

Trong mô hình chuột mắc bệnh COPD, phương pháp điều trị bằng hạt nano có thể hít vào đã làm dịu hệ thống miễn dịch hoạt động quá mức. Nhiều loại tế bào miễn dịch đã trở lại mức kích hoạt lành mạnh — cho phép chuột chuyển từ trạng thái viêm nhiễm cao sang trạng thái chống nhiễm trùng và viêm nhiễm.

Những con chuột được điều trị bằng hạt nano có thể hít vào có lượng vi khuẩn trong phổi ít hơn khoảng 98% so với những con chuột được dùng cùng loại kháng sinh không có chất mang.

Việc tiêu diệt vi khuẩn khiến lũ chuột thở phào nhẹ nhõm. Họ thở dễ dàng hơn. Nồng độ oxy trong máu của họ tăng lên và độ axit trong máu - dấu hiệu của lượng oxy thấp đến mức nguy hiểm - trở lại bình thường.

Dưới kính hiển vi, phổi được điều trị đã phục hồi các cấu trúc bình thường, với các túi khí chắc chắn hơn và từ từ phục hồi sau tổn thương do COPD. Những con chuột được điều trị cũng ít bị sưng phổi hơn do tích tụ chất lỏng thường thấy trong các vết thương ở phổi.

Mặc dù đầy hứa hẹn, kết quả này chỉ dành cho mô hình COPD liên quan đến hút thuốc ở chuột. Vẫn còn nhiều điều chúng ta chưa biết về hậu quả lâu dài của việc điều trị.

Mặc dù hiện tại không có dấu hiệu tác dụng phụ, nhưng có khả năng các hạt nano có thể tích tụ bên trong phổi theo thời gian và cuối cùng gây ra tổn thương. Và mặc dù bản thân chất mang làm tổn thương màng vi khuẩn, liệu pháp điều trị chủ yếu dựa vào kháng sinh được đóng gói. Với kháng kháng sinh ngày càng gia tăng, một số loại thuốc đã mất tác dụng đối với COPD.

Sau đó có nguy cơ hư hỏng cơ học theo thời gian. Việc hít phải các hạt nano gốc silicon liên tục có thể gây ra sẹo phổi về lâu dài. Vì vậy, trong khi các hạt nano có thể thay đổi chiến lược quản lý COPD, thì rõ ràng chúng ta cần các nghiên cứu tiếp theo, nhóm nghiên cứu viết.

Ảnh: pha lê / Shutterstock.com

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://singularityhub.com/2024/02/12/an-antibiotic-you-inhale-can-deliver-medication-deep-into-the-lungs/