פעילות אנטיביוטית משתנה על ידי אינטראקציה עם ננו-פלסטיק

מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Scientific Reports מצא כי ספיחה של אנטיביוטיקה על גבי מיקרופלסטיק וננופלסטיק (MNPs) מובילה להשלכות בריאותיות חמורות.

פירוק פלסטיק גורם ליצירת חלקיקים בצורות, גדלים והרכבים שונים. חלקיקים מיקרוסקופיים אלה, המכונים מיקרופלסטיק וננופלסטיק (MNPs), נמצאים בסביבה ויכולים לחדור לגוף האדם, כולל לתאים.

חלבוני ננו-חלקיקים (MNPs) יכולים לספוג חומרים שונים, כולל שאריות תרופות, מה שמוביל לשינויים פיזיולוגיים בגוף. המצב עם אנטיביוטיקה מדאיג במיוחד, שכן ההשפעה על חיידקים יכולה לתרום להתפתחות עמידות. בנוסף, MNPs מספקים משטח להתיישבות מיקרוביאלית, ומשמשים כווקטורים להעברה שלהם.

חוקרים חקרו את האינטראקציה של האנטיביוטיקה טטרציקלין (TC) עם ננו-פלסטיק ואת השפעתם על הפעילות הביולוגית של האנטיביוטיקה.

ארבעה סוגי פלסטיק נבחרו לניסוי:

• פוליסטירן (PS)
• פוליאתילן (PE)
• ניילון 6.6 (N66)
• פוליפרופילן (PP)

שתי גישות שימשו ליצירת קומפלקסים של TC-NP:

1. שיטת חישול סדרתי (SA): הפלסטיק נוצר בנוכחות TC, מה שאפשר התאמה מקסימלית של שרשראות הפולימר למולקולת האנטיביוטיקה.
2. שיטת החלקיקים החופשיים (FP): הפלסטיק עוצב מראש וה-TC הונח על פניו בכיוונים שונים.

לאחר מכן בוצעו סימולציות כדי להעריך את יציבות הקומפלקסים וכן את השפעתם על פעילות אנטיביוטית בתרביות תאים.

תוצאות מפתח

1. היווצרות קומפלקסים:

   • שיטת ה-SA הראתה יציבות רבה יותר של הקומפלקסים בהשוואה ל-FP. טטרציקלין נמצא בתדירות גבוהה יותר בתוך הננו-פלסטיק.
   • האינטראקציות הקוטביות בין TC ל-N66 היו חזקות יותר מהמסיסות שלו במים, וכתוצאה מכך נוצרו קשרים חזקים.

2. דינמיקה מולקולרית:

   • שרשראות הפולימר של PS ו-N66 זזו פחות עקב קשרי סטריים וקשרי מימן. PP הראה ניידות גבוהה, מה שאפשר ל-TC לחדור לתוך המבנה.
   • במקרים מסוימים, כמו PS, מולקולת ה-TC התחברה מחדש לפני השטח לאחר שהתנתקה בתחילה.

3. ניסויים על תרביות תאים:

   • נוכחותם של ננו-פלסטיקה (PS, PE, PET) הפחיתה משמעותית את פעילות ה-TC, אשר אושרה על ידי ירידה ברמת הביטוי של חלבון פלואורסצנטי בתאים.

4. סיכונים פוטנציאליים:
   ננו-פלסטיק משנה את ספיגת האנטיביוטיקה, מעביר אותה לאתרים חדשים ומגדיל את הריכוזים המקומיים, מה שעשוי לתרום להתפתחות עמידות חיידקית.

מסקנות

תוצאות המחקר מאשרות כי לאינטראקציה של ננו-פלסטיקה עם אנטיביוטיקה יש השפעה משמעותית על הפעילות הביולוגית שלה:

• בעיות ספיגה: ננו-פלסטיקה עשויה לשנות את הפרמקוקינטיקה של תרופות.
• גירוי עמידות: עלייה מקומית בריכוז האנטיביוטיקה בסביבה החיידקית יכולה לקדם התפתחות עמידות.

מחקר זה מדגיש את הצורך במחקר נוסף על השפעתם של קבוצות ננו-רפואיות (MNPs) על בריאות האדם ופיתוח אמצעים להפחתת השפעתם.