Jak pokazują liczne badania, nanocząsteczki miedzi mogą okazać się ratunkiem w walce z lekoopornością drobnoustrojów. W eksperymentach na modelach zwierzęcych wykazano, iż miedź może przyspieszyć gojenie ran i jest skuteczna wobec takich szczepów jak S. aureus, E. coli czy P. aeruginosa.
Oporność drobnoustrojów na antybiotyki to światowy problem, który wynika z nadmiernego i nieprawidłowego stosowania leków. Bakterie wytwarzają różne mechanizmy obronne wobec antybiotyków – największy problem stanowią szczepy wielolekooporne, wywołujące trudne i przewlekłe zakażenia. Rosnąca oporność drobnoustrojów wpływa na zwiększenie kosztów opieki zdrowotnej, a w skrajnych przypadkach doprowadza do śmierci pacjenta z powodu braku skutecznych opcji terapeutycznych. W tym celu koniecznym okazuje się wyzwanie opracowania skutecznych metod walki z opornymi drobnoustrojami, a przy tym ograniczenie stosowania antybiotyków.
Jednym z takich rozwiązań mogą być nanocząsteczki miedzi, które od kilku lat badane są pod kątem walki z opornymi drobnoustrojami (zobacz także: Miedź w leczeniu ran – jakie są jej adekwatności? Wywiad z ekspertką).
Liczne badania na temat przeciwdrobnoustrojowego działania miedzi
Miedź wykazuje podobne adekwatności do bardziej kosztownych metali szlachetnych, takich jak srebro czy złoto, jednak cechuje się większą dostępnością. Jak pokazują badania – miedź działa antybakteryjnie przeciw takim gatunkom, jak Staphylococcus aureus (S. aureus), Escherichia coli (E. coli), Enterococcus spp., Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), Acinetobacter baumannii (A. baumannii), Clostridiumdifficile (C. difficile) i inne. Badacze wykazali również zdolność tego materiału do inhibicji szczepów opornych m.in. niewrażliwego na metycylinę S. aureus czy niewrażliwego na wankomycynę Enterococcus. Potwierdzono również skuteczność działania przeciwdrobnoustrojowego miedzi w warunkach szpitalnych, gdzie zaobserwowano redukcję liczebności bakterii na wielu powierzchniach (np. klamki, przełączniki światła, przyciski spłukiwania toalety). Ponadto badacze wykazali, iż miedziane meble i przedmioty umożliwiają redukcję liczebności mikroorganizmów. Dlatego też wskazano na możliwość wyposażenia sali szpitalnych w miedziane meble, co można potraktować jako zabieg profilaktyczny, zmniejszający szerzenia się infekcji.
Jak pokazują badania – oprócz adekwatności bakteriobójczych, miedź jest również zdolna do inaktywacji wirusów, a także ma działanie przeciwgrzybicze.
Miedź skraca proces gojenia ran
W literaturze opisano możliwość zastosowania miedzi w medycynie, m.in. jako powłoki przeciwdrobnoustrojowej, nośnika leków czy terapii alternatywnej dla antybiotyków oraz leków przeciwdrobnoustrojowych. W jednych z badań przetestowano dwie maści, z których jedną wzbogacono nanocząsteczkami miedzi. Okazało się, iż maść z miedzią skróciła czas leczenia ran u myszy do dwóch dni w porównaniu z 14 dniami w przypadku maści bez nanocząsteczek. Wykazano również, iż wyższa zawartość krystalicznej miedzi w strukturze nanocząsteczki podnosi zdolności regeneracyjne.
– w tej chwili istnieje na świecie opatrunek z tlenkiem miedzi, który posiada certyfikat FDA i CE. Jest on przeznaczony między innymi do ran przewlekłych oraz oparzeń I i II stopnia. Opatrunki te występują w różnych wariantach, zapewniają silną ochronę przed patogenami, są nieprzywierające (bezbolesne usuwanie), opatrunek można przycinać i tym samym dopasować do wielkości rany, a maksymalny czas jego użytkowania wynosi 7 dni – podkreślała przed konferencją V Forum Leczenia Ran mgr Kinga Spyrka z Centrum Leczenia Oparzeń im. dr. Stanisława Sakiela w Siemianowicach Śląskich.
W jaki sposób miedź zwalcza drobnoustroje?
Zainteresowanie adekwatnościami przeciwdrobnoustrojowymi miedzi jest w tej chwili ogromne, ale przez cały czas wiedza na ten temat jest ograniczona. Przeprowadzono już wiele badań, jednak sam mechanizm działania nanocząsteczek miedzi jest słabo poznany. Opiera się on na kilku założeniach. W pierwszym z nich uznaje się, iż zachodzi interakcja między dodatnio naładowaną cząsteczką CuNPs a ujemnym ładunkiem ściany komórkowej mikroorganizmu. Drugie podejście zakłada, iż dochodzi do uwalniania jonów miedzi z nanocząsteczek, co powoduje inaktywację enzymów i wyczepianie wewnątrzkomórkowe.
Badacze wskazują jednak na problem CuNPs, jakim jest utlenianie się związku w obecności powietrza już na etapie syntezy i późniejszego przechowywania. Początkowo zachodzi przemiana do tlenków CuO i Cu2 O, a następnie uwalnianie jonów Cu2+. Ta konwersja prowadzi do lokalnych zmian pH oraz przewodnictwa, które mogą mieć wpływ na aktywność przeciwdrobnoustrojową.
Aktualnie poznano kilka metod pozwalających na otrzymanie nanocząsteczek miedzi – najlepsze wyniki uzyskuje się natomiast dla syntezy w obecności polimerów, surfaktantów czy ekstraktów roślinnych. Odgrywają one rolę stabilizatorów, ograniczają uwalnianie jonów, a jednocześnie są nośnikiem nanocząsteczek. Badania wykazują także wysoką skuteczność przeciwdrobnoustrojową połączenia nanocząstek z chitosanem, czyli naturalnie występującym biopolimerem, uzyskiwanym dzięki usunięciu grupy acetylowej z chityny. Chitosan jest biokompatybilny, biodegradowalny oraz nietoksyczny, dzięki czemu może posłużyć jako bezpieczny nośnik CuNPs w różnych zastosowaniach medycznych oraz farmaceutycznych.
Więcej o nowych możliwościach w walce z opornymi drobnoustrojami będziemy rozmawiać w interdyscyplinarnym gronie ekspertów podczas konferencji III Forum Zakażeń, która odbędzie się w dniach 16-18 października 2023 r. w Cukrowni Żnin. Serdecznie zapraszamy do rejestracji na wydarzenie.
Źródło: „Miedź oraz jej nanocząsteczki jako alternatywa w zwalczaniu drobnoustrojów”, „Forum Zakażeń”, 2022;13(5), str. 181-185
