Пластиковый мусор превратится в лекарство

Ученые из Сингапура предложили весьма оригинальный способ борьбы с пластиковыми отходами. Они выяснили, что из нановолокон полиэтилентерефталата можно получить очень эффективное лекарство против различных грибковых заболеваний, к которому паразит принципиально не может адаптироваться. А вот клеткам больного это лекарство вообще никак не навредит.

Фото:

Одной из самых серьезных проблем охраны окружающей среды на сегодня является борьба с пластиковыми отходами. Действительно, ежегодно на нашей планете в утиль отправляется 2,5 миллиона тонн пластиковых бутылок на основе такого вещества, как полиэтилентерефталат (ПЭТ). И, что самое главное, до сих пор совершенно непонятно, что делать с такими отходами — ведь чудодейственный микроорганизм, который мог бы уничтожить весь этот мусор с выделением тепловой энергии, ученые пока что не могут вывести. Ну, а просто сжигать такой пластик достаточно опасно, поскольку при его горении в атмосферу выделяются чрезвычайно токсичные вещества.

В этой борьбе с пластиковым загрязнением планеты особенно тяжело приходится небольшим государствам — из-за недостатка территории им просто негде размещать предприятия, которые могли бы осуществлять переработку данного мусора. Наверное, поэтому в НИИ именно этих государств чаще всего рождаются весьма оригинальные разработки и идеи, направленные на то, что бы покончить с данным типом загрязнения. К числу таковых относится и исследование, которая выполнила группа ученых из Института биоинжиниринга и технологий (Сингапур), которой руководил профессор Ян И Янь. С помощью специалистов из компании IBM — лидера на рынке компьютерных технологий, исследователи открыли одно из весьма интересных свойств полиэтилентерефталата — оказывается, его нановолокна могут успешно бороться с патогенными грибками, которые возбуждают множество достаточно тяжелых заболеваний.

Изучив свойства данного материала, ученые смогли создать на основе ПЭТ особый тип самособирающегося нановолокна, конечный полимер которого несет на себе положительный заряд. Однако каким же образом это вещество сможет помочь врачам лечить микозы — заболевания, которые вызывают паразитические грибы. Дело в том, что клетки этих зловредных микроорганизмов имеют прочную стенку, состоящую из хитина. Именно из-за нее многие лекарства не в состоянии справиться с грибками — они просто не проникают через эту преграду в саму клетку. Более того, способность паразитических грибов приспосабливаться к воздействию различных препаратов хотя и ниже таковой у бактерий, однако все равно весьма и весьма велика — поэтому даже те лекарства, что "протиснуться" сквозь хитиновую оболочку, через некоторое время уже не обеспечивают эффективного лечения, поскольку грибки становятся невосприимчивыми к их действию.

Созданное же учеными из Сингапура новое нановолокно относительно легко разрушает хитиновую клеточную оболочку, поскольку ее поверхность имеет отрицательный заряд (а конечный полимер, как мы помним, заряжен положительно). В результате электростатическое взаимодействие притягивает нановолокно к клеткам грибка, и оно создает рядом с очагом микоза повышенную концентрацию положительных ионов. Они же, в свою очередь, достаточно легко проходит сквозь клеточные стенки паразита, и, когда их количество внутри становится достаточно высоким, начинают разрушать клетку грибка. Интересно, что адаптироваться к такому методу борьбы совершенно невозможно — грибок не в состоянии изменить заряд своей оболочки, поскольку это потребует принципиального изменения всего клеточного обмена веществ.

"Способность таких молекул к самосборке в нановолокна очень важна, поскольку, в отличие от обычных молекул, эти структуры создают среду с высоким содержанием положительных ионов… Это радикально облегчает выбор цели и последующее уничтожение её посредством разрушения клеточных стенок. И это означает, что клетки грибков могут быть уничтожены даже при малой концентрации таких нановолокон" — комментирует результаты работы ведущий автор исследования профессор Ян И Янь.

Эффективность данного лекарства подтвердила серия экспериментов, где его применили против грибка Candida albicans - возбудителя такого тяжелого заболевания, как молочница. Мазь, в которую были добавлены нановолокна ПЭТ, уничтожила в течении часа 99 процентов клеток паразита! Более того, когда ученые вырастили новые колонии грибка из единичных выживших клеток, а затем опять обработали их этим лекарством (весь цикл был повторен 11 раз), то выяснилось, что потомки уцелевших паразитов не смогли приобрести устойчивость к действию препарата — во всех последующих опытах процент детальности был точно таким же, как и в первом эксперименте. Контрольный же эксперимент с традиционными противогрибковыми препаратами показал, что те смогли лишь подавить дальнейшее размножение грибка, и уже после шести циклов отбора выживших клеток среди них стала появляться устойчивость.

Итак, как видите, препарат с добавлением нановолокон ПЭТ оказался куда более эффективным средством в борьбе с возбудителем молочницы. После этого данное лекарство было опробовано при лечении других микозов, и везде смертность паразита составляла 95-99%. Более того, было доказано, что эти чудодейственные нановолокна достаточно легко уничтожают даже биопленки грибкового происхождения, причем после одной обработки. И это при том, что обычные противогрибковые лекарства в принципе не могут справиться с такими биопленками, поскольку там клетки паразита защищены от воздействия лекарства дополнительными слоями из смеси полимерных углеводов.

В заключении ученые решили проверить сможет ли нановолокно ПЭТ нанести вред организму больного. Теоретически для клеток организма высших животных они должны быть совершенно безопасны, поскольку их отрицательный заряд поверхности намного меньше, чем таковой клеточной стенки грибов, и из-за этого волокна к ним просто не смогут притянуться. Однако проверить все-таки было надо, причем на такой структуре, которая сама по себе является достаточно хрупкой и может быть повреждена новым лекарство чисто механически.

Итак, исследователи инфицировали вышеупомянутым C. albicans глаз обычной лабораторной мыши, а потом обработали этот микоз мазью с нановолокнами ПЭТ. В результате такого лечения не только прекратился рост колонии грибка в роговице животного, но и полностью прекратился воспалительный процесс. Последующий анализ клеток мышиного глаза показал, что никакой угрозы для них новое лекарственное средство не представляет, ибо на поверхности этого весьма чувствительного органа не осталось даже следов эрозии, вызванных нанесением нановолокна.

Как видите, пластиковые отходы еще могут сослужить человечеству весьма полезную службу — они избавят нас с вами, а также наших домашних любимцев от микозов. Остается теперь лишь наладить массовое производство этого чудо-лекарства, благо, что сырье для него до сих пор имеется в избытке…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"