布朗大學的科學家們開發了一種新材料，只有當致病菌存在時才會釋放藥物。當作為繃帶使用時，這種水凝膠可以在感染開始時按需提供藥物。
過度使用抗生素是細菌產生抗藥性的主要原因之一。在正確的時間提供正確的數量可以幫助減緩這一過程，但判斷起來可能很麻煩。因此，在這項新的研究中，布朗大學的研究人員開發了一種智能材料，只有在檢測到細菌時才會釋放其藥物載荷。
這種水凝膠是由一種交聯的聚合物網絡組成的，可以容納大量納米顆粒，如抗生素，它們將被緊緊“鎖住”。然而，這種材料的設計是為了使這些聚合物在遇到被稱為β-內酰胺酶的酶時能夠降解，這些酶是由許多致病細菌產生的。這反過來又會釋放出納米顆粒。
這項研究的首席研究員Anita Shukla說：“有趣的是，β-內酰胺酶實際上是抗生素耐藥性的一個主要原因，因為它們破壞了β-內酰胺類抗生素，這是我們最常用的一些抗生素。但是我們採取了這種細菌防禦機制，並利用它來對付細菌。”
研究小組在實驗室培養皿和豬的皮膚樣本中測試了這項技術，使用了熒光納米顆粒，當它們被釋放時可以被清楚地追蹤到。果然，水凝膠在應對產生β-內酰胺酶的細菌時釋放了它們的有效載荷，而其他細菌的酶沒有降解這種結構。這表明該技術可以對某些細菌具有選擇性而不是其他。
“我們已經開發了一個由細菌觸發的智能藥物遞送系統，”Shukla說。“我們的假設是，像這樣的技術，可以減少有效治療所需的藥物量，也可以減少副作用和抗藥性的可能性。”
類似的控釋水凝膠已經被測試為一種抗癌方式，通過對腫瘤微環境的酸度和溫度的反應釋放抗癌藥物。在這種情況下，該團隊表示，新的水凝膠可以作為一種傷口敷料，在感染開始出現時立即有效釋放抗生素。
該研究發表在《ACS應用材料與界面》雜誌上。