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Os cientistas desenvolveram uma nova família de polímeros que mata eficazmente bactérias, incluindo E. coli e MRSA, sem causar resistência aos antibióticos. Este avanço, que envolve colaboração multidisciplinar, marca um passo significativo na abordagem da ameaça à saúde pública representada pelas superbactérias. Crédito: SciTechDaily.com
O Dr. Quentin Michaudel e a sua equipa de investigação criaram uma nova família de polímeros capazes de matar bactérias sem induzir resistência a antibióticos – um passo importante na luta contra superbactérias como E. coli e MRSA.
As bactérias resistentes aos antibióticos tornaram-se uma ameaça crescente à saúde pública. Todos os anos, são responsáveis por mais de 2,8 milhões de infecções, de acordo com os Centros de Controlo e Prevenção de Doenças dos EUA. Sem novos antibióticos, mesmo lesões e infecções comuns têm o potencial de se tornarem letais.
Os cientistas estão agora um passo mais perto de eliminar essa ameaça, graças a uma colaboração liderada pela Texas A&M University que desenvolveu uma nova família de polímeros capazes de matar bactérias sem induzir resistência a antibióticos, rompendo a membrana destes microrganismos.
“Os novos polímeros que sintetizamos podem ajudar a combater a resistência aos antibióticos no futuro, fornecendo moléculas antibacterianas que operam através de um mecanismo contra o qual as bactérias não parecem desenvolver resistência”, disse o Dr. Quentin Michaudel, professor assistente no Departamento de Química e líder investigador da pesquisa, publicado em 11 de dezembro no Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS).
Trabalhando na interface da química orgânica e da ciência dos polímeros, o Laboratório Michaudel foi capaz de sintetizar o novo polímero projetando cuidadosamente uma molécula carregada positivamente que pode ser costurada muitas vezes para formar uma molécula grande feita do mesmo motivo carregado repetido usando um elemento cuidadosamente selecionado. catalisador chamado AquaMet. Segundo Michaudel, esse catalisador é fundamental, pois deve tolerar alta concentração de cargas e também ser solúvel em água – característica que ele descreve como incomum nesse tipo de processo.
Depois de alcançar o sucesso, o Laboratório Michaudel testou seus polímeros contra dois tipos principais de bactérias resistentes a antibióticos – E. coli e Staphylococcus aureus (MRSA) – em colaboração com o grupo da Dra. Jessica Schiffman da Universidade de Massachusetts Amherst. Enquanto aguardavam esses resultados, os pesquisadores também testaram a toxicidade de seus polímeros contra glóbulos vermelhos humanos.
“Um problema comum com polímeros antibacterianos é a falta de seletividade entre bactérias e células humanas quando atingem a membrana celular”, explicou Michaudel. “A chave é encontrar um equilíbrio certo entre inibir eficazmente o crescimento de bactérias e matar vários tipos de células indiscriminadamente.”
Michaudel credita a natureza multidisciplinar da inovação científica e a generosidade de pesquisadores dedicados em todo o campus da Texas A&M e no país como fatores do sucesso de sua equipe na determinação do catalisador perfeito para a montagem de suas moléculas.
“Este projeto levou vários anos para ser elaborado e não teria sido possível sem a ajuda de vários grupos, além de nossos colaboradores da UMass”, disse Michaudel. “Por exemplo, tivemos que enviar algumas amostras para o Letteri Lab da Universidade da Virgínia para determinar o comprimento dos nossos polímeros, o que exigiu o uso de um instrumento que poucos laboratórios no país possuem. Também somos tremendamente gratos ao (candidato ao doutorado em bioquímica) Nathan Williams e ao Dr. Jean-Philippe Pellois aqui na Texas A&M, que forneceram sua experiência em nossa avaliação da toxicidade contra os glóbulos vermelhos.”
Michaudel diz que a equipe agora se concentrará em melhorar a atividade de seus polímeros contra bactérias – especificamente, sua seletividade para células bacterianas versus células humanas – antes de prosseguir para vivo ensaios.
“Estamos no processo de sintetizar uma variedade de análogos com esse objetivo emocionante em mente”, disse ele.
Referência: “Pomerização de metátese por abertura de anel de N-norbornenos fundidos com metilpiridínio para acessar polímeros catiônicos de cadeia principal antibacterianos” por Sarah N. Hancock, Nattawut Yuntawattana, Emily Diep, Arunava Maity, An Tran, Jessica D. Schiffman e Quentin Michaudel, 11 de dezembro de 2023, Anais da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073/pnas.2311396120
O artigo da equipe, que apresenta membro do Michaudel Lab e Ph.D. em química da Texas A&M. Sarah Hancock ’23, graduada como primeira autora, pode ser visualizada online junto com figuras e legendas relacionadas. Outros contribuidores importantes do Laboratório Michaudel são o estudante de graduação em química An Tran ’23, o pós-doutorado Dr. Arunava Maity e o ex-bolsista de pós-doutorado Dr. Nattawut Yuntawattana, que agora é professor assistente de ciência dos materiais na Universidade Kasetsart, na Tailândia.
Esta pesquisa foi financiada principalmente por Michaudel’s Instituto Nacional de Saúde Prêmio Maximizando a Pesquisa de Investigadores (MIRA) por meio do Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais.
Natural de La Rochelle, França, Michaudel ingressou no corpo docente de Química da Texas A&M em 2018 e ocupa um cargo conjunto no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais. Além de um NIH MIRA em 2020, suas honras de carreira até o momento incluem um prêmio de desenvolvimento de carreira inicial do corpo docente da National Science Foundation (CAREER) de 2022, um prêmio de jovem investigador de materiais poliméricos: ciência e engenharia (PMSE) da American Chemical Society de 2022 e um Thieme de 2021. Prêmio Revistas de Química.
