Forscher der McMaster University haben eine mächtige neue Waffe gegen bakterielle Kontamination und Infektion entwickelt.
Sie haben eine Methode entwickelt, um Bakteriophagen – harmlose Viren, die Bakterien fressen – dazu zu bringen, sich zu verbinden und mikroskopisch kleine Kügelchen zu bilden. Diese Perlen können sicher auf Lebensmittel und andere Materialien aufgetragen werden, um sie von schädlichen Krankheitserregern wie E. coli 0157 zu befreien. Jede Perle hat einen Durchmesser von etwa 20 Mikron (ein 50stel Millimeter) und ist mit Millionen von Phagen beladen.
Das McMaster-Ingenieurteam hinter der Erfindung unter der Leitung der Professoren Zeinab Hosseinidoust, Inhaber des kanadischen Forschungslehrstuhls für Bakteriophagen-Biotechnik, und Tohid Didar, Inhaber des kanadischen Forschungslehrstuhls für Nano-Biomaterialien, und des Doktoranden Lei Tian, haben ein Spray entwickelt nichts als die Mikroperlen.
Das sprühbare neue Superdesinfektionsmittel der Forscher ist lebensmittelecht und hochwirksam, wie sie in einem heute in der einflussreichen Zeitschrift veröffentlichten Artikel beschreiben (der Link wird bei Veröffentlichung aktiv). Naturkommunikation.
Der Doktorand und Vanier-Stipendiat Shadman Khan arbeitete mit Tian zusammen, um das antibakterielle Spray auf Lebensmittelprodukten zu testen.
„Wenn wir es auf Lebensmittel sprühen, versammeln wir im Grunde Milliarden von Minisoldaten, um unsere Lebensmittel vor bakterieller Kontamination zu schützen“, sagt Tian, der die Studie im Rahmen seiner Promotion leitete. Forschung.
Die Forschung baut auf der gleichen chemischen Arbeit auf, die Hosseinidousts Labor zuvor verwendet hatte, um Phagen dazu zu bringen, sich in ausreichenden Mengen miteinander zu verbinden, um ein Gel zu bilden.
„Sie lassen sich wie mikroskopisch kleine Legosteine zusammenfügen“, sagt sie. „Diese organisierte natürliche Struktur macht sie viel haltbarer und einfacher zu verpacken, zu lagern und zu verwenden.“
Vor der Einführung von Penicillin in den 1940er Jahren war die Erforschung von Phagen-Desinfektionsmitteln und -Therapien sehr vielversprechend, aber das Interesse an der Entwicklung ihres Potenzials ließ nach, als aus Penicillin hergestellte Antibiotika auf den Markt kamen. Da die antimikrobielle Resistenz nun die Kraft bestehender Antibiotika untergräbt, gibt es ein intensives neues Interesse an der Phagenforschung.
Wenn Phagen – die natürlicherweise im Körper und in der Umwelt vorkommen – mit Zielbakterien in Kontakt kommen, vermehren sie sich und erhöhen ihre antimikrobielle Kraft explosionsartig, während sie arbeiten.
„Es ist eine Kettenreaktion, die eine dynamische und anhaltende Reaktion hervorruft, die noch überwältigender ist als Antibiotika“, sagt Didar. „Kein anderes antibakterielles Produkt – nicht einmal Bleichmittel – hat die besonderen Eigenschaften von Phagen.“
Ein weiterer großer Vorteil der Verwendung von Phagen in der Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion besteht darin, dass sie sehr spezifisch gerichtet werden können, um schädliche Bakterienstämme zu entfernen, ohne nützliche Bakterien abzutöten, die den Geschmack, Geruch und die Textur von Lebensmitteln verbessern.
Das neue Phagenspray habe ein vielversprechendes Potenzial für eine kommerzielle Anwendung, sagen die Forscher, zumal Phagen bereits eine Zulassung der US-amerikanischen Food and Drug Administration für den Einsatz in Lebensmitteln erhalten haben.
Die Forschungsarbeit zeigt, dass das sprühbare Material E. coli 0157 in Salat und Fleisch eliminieren kann, die oft die Quelle von Krankheitsausbrüchen sind.
Die Forscher sagen, dass der gleiche Ansatz leicht gegen andere Bakterien, die Lebensmittelvergiftungen verursachen, wie Salmonellen und Listerien, einzeln oder in Kombination, angewendet werden kann. Phagensprays könnten bei der Lebensmittelverarbeitung, Verpackung und Reinigung und sogar zur Behandlung von Bewässerungswasser und -geräten verwendet werden, um die Kontamination an der Quelle zu stoppen, sagen die Forscher.
Die Forschung, die unter dem Dach von McMasters Global Nexus for Pandemics and Biological Threats durchgeführt wird, kombiniert und erweitert die frühere Arbeit von Hosseinidousts Labor mit Arbeiten, die Didar und andere McMaster-Kollegen durchgeführt hatten, um mikroskopische Sensoren und Oberflächen zum Nachweis und zur Abwehr von Lebensmittelpathogenen zu entwickeln.
Zu den Co-Autoren des Papiers gehören auch Leon He, Kyle Jackson, Ahmed Saif und Zeqi Wan.
Als nächstes plant die Gruppe, die vielversprechenden Anwendungen des neuen Materials in der Medizin zu testen, wo es beispielsweise zur Desinfektion von Wunden eingesetzt werden könnte. Medizinische Anwendungen werden mehr Zeit brauchen, um sich als sicher und wirksam zu erweisen, aber ein Produkt zur Desinfektion in der Lebensmittelverarbeitung könnte viel schneller auf den Markt kommen.
Mehr Informationen:
Selbstorganisierende nanofaserige Bakteriophagen-Mikrogele als sprühbare antimikrobielle Mittel gegen multiresistente Bakterien, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34803-7