Việc lạm dụng kháng sinh là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng kháng thuốc ở vi khuẩn. Cung cấp đúng số lượng vào đúng thời điểm có thể giúp làm chậm quá trình đó, nhưng có thể hơi khó để đánh giá. Vì vậy, đối với nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu Brown đã phát triển loại vật liệu thông minh chỉ giải phóng khối lượng thuốc khi phát hiện vi khuẩn.

Hydrogel được tạo thành từ một mạng lưới polyme liên kết chéo với nhau có thể chứa lượng hàng hóa các hạt nano, chẳng hạn như thuốc kháng sinh, chúng sẽ bị khóa chặt. Tuy nhiên, vật liệu được thiết kế sao cho polyme này sẽ bị phân hủy khi gặp các enzym được gọi là beta-lactamase, được tạo ra bởi nhiều vi khuẩn gây bệnh. Điều đó lần lượt giải phóng các hạt nano.

Ông Anita Shukla, Trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Điều thú vị là các beta-lactamase thực sự là nguyên nhân chính gây ra tình trạng kháng thuốc kháng sinh vì chúng phá hủy các kháng sinh beta-lactam, một số loại kháng sinh được kê đơn phổ biến nhất. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã sử dụng cơ chế bảo vệ vi khuẩn này và sử dụng nó để chống lại vi khuẩn“.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển loại hydrogel mới giải phóng chất kháng sinh để đáp ứng với sự hiện diện của vi khuẩn. 

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm kỹ thuật này trong các đĩa thí nghiệm và mẫu da lợn, sử dụng các hạt nano huỳnh quang có thể theo dõi rõ ràng khi chúng được phát hành. Và chắc chắn, các hydrogel đã giải phóng trọng tải của chúng để phản ứng với vi khuẩn sản xuất beta-lactamase, trong khi các enzym vi khuẩn khác không làm suy giảm cấu trúc. Điều này cho thấy kỹ thuật này có thể được chọn lọc đối với một số vi khuẩn nhất định hơn những vi khuẩn khác.

Cũng theo ông Shukla: “Chúng tôi đã phát triển một hệ thống phân phối thuốc thông minh, được kích hoạt bởi vi khuẩn. Giả thuyết của chúng tôi là những công nghệ như thế này giúp giảm lượng thuốc cần thiết để điều trị hiệu quả, cũng có thể giảm cả tác dụng phụ và khả năng kháng thuốc”.

Các hydrogel giải phóng có kiểm soát tương tự đã được thử nghiệm như một cách để chống lại ung thư, bằng cách giải phóng các loại thuốc chống ung thư để phản ứng với tính axit và nhiệt độ của vi môi trường khối u. Trong trường hợp này, nhóm nghiên cứu nói rằng hydrogel mới có thể được sử dụng như một loại băng vết thương giúp giải phóng kháng sinh ngay lập tức và hiệu quả khi nhiễm trùng bắt đầu xuất hiện.

Hà My