Thực trạng thuốc kháng sinh hiện nay
Kể từ khi Alexander Fleming phát hiện penicillin vào năm 1928, thuốc kháng sinh đã đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc chống lại các bệnh lý nhiễm khuẩn [1]. Trong phẫu thuật, thuốc kháng sinh vô cùng hữu ích với các bệnh nhân suy giảm miễn dịch, cũng như trong việc điều trị và dự phòng nhiễm trùng huyết. Tuy nhiên, do việc sử dụng kháng sinh không thích hợp, sự kiểm soát không chặt chẽ hay việc sử dụng kháng sinh với mục đích phòng ngừa nhiễm khuẩn và kích thích tăng trưởng trong nông nghiệp đã dẫn đến sự kháng thuốc kháng sinh.
Ngoài ra, việc sản xuất những kháng sinh mới thay thế kháng sinh cũ đã bị đề kháng còn hạn chế. Nguyên nhân dẫn đến hạn chế trên do các công ty dược còn thờ ơ trong việc đầu tư, một phần vì chi phí thử nghiệm lâm sàng đắt đỏ, kết hợp với tâm lý e ngại đầu tư vào lĩnh vực nhiều rủi ro. Chính vì vậy, vấn đề kháng thuốc kháng sinh ngày càng nghiêm trọng, gây ra những hậu quả không mong muốn như thời gian bệnh lâu khỏi, nặng hơn, nguy cơ tử vong cao, chi phí điều trị lớn… gia tăng gánh nặng lên mỗi cá nhân, gia đình và xã hội. Tại Hoa Kỳ, mỗi năm, các vi khuẩn đề kháng kháng sinh là nguyên nhân của 3 triệu ca bệnh nhiễm khuẩn, dẫn đến 3.500 ca tử vong, làm thiệt hại 35 tỷ USD cho nền kinh tế cả nước [2]. Ở các nước kém phát triển hơn, vi khuẩn kháng kháng sinh cũng gây nên các hệ lụy nặng nề về số ca tử vong và tổn thất trong điều trị chăm sóc y tế. Hiện nay, đại dịch Covid-19 toàn cầu càng cho thấy rõ nét hơn hậu quả nghiêm trọng của kháng kháng sinh, khi các vi khuẩn thâm nhập sau khi bệnh nhân đã nhiễm Covid-19 có thể kháng lại đa số các kháng sinh hiện có [3].
Kháng kháng sinh của vi khuẩn tạo ra bởi màng sinh học, với cơ chế phức tạp [4]. Ví dụ, đối với vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa (hay còn gọi là trực khuẩn mủ xanh, là một vi khuẩn phổ biến gây bệnh ở động vật và con người), ADN được tiết ra bởi vi khuẩn vào trong màng sinh học tạo ra một môi trường làm giảm độ thẩm thấu của các kháng sinh, dẫn đến giảm khả năng khử diệt vi khuẩn của các kháng sinh này [5]. Hay đối với vi khuẩn Klebsiella pneumoniae, những enzyme (chẳng hạn như beta-lactamase) được Klebsiella pneumoniae tạo ra có thể bất hoạt các kháng sinh β-lactam trước khi chúng kịp tương tác với vi khuẩn [6].
Ứng dụng hạt nano nâng cao hiệu quả sử dụng thuốc kháng sinh
Ngày nay, liệu pháp dùng kháng sinh gặp nhiều hạn chế lớn như mức độ hấp thụ kháng sinh kém ở những vùng bị nhiễm khuẩn, hiện tượng các phản ứng phụ của kháng sinh đến cơ thể, cũng như việc không nghiêm khắc tuân thủ phác đồ điều trị ở bệnh nhân. Chính vì vậy, yêu cầu cấp thiết hiện nay là phải có những liệu pháp mới trong việc điều trị nhiễm khuẩn bằng thuốc kháng sinh để hạn chế tối đa khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn.
Sự phát triển của công nghệ nano tạo ra rất nhiều bước tiến vượt bậc trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ. Giờ đây, công nghệ nano đã được ứng dụng để tạo ra các hệ dẫn thuốc có kích thước nanomet, có khả năng vận chuyển kháng sinh với liều lượng thích hợp, đúng thời gian mong muốn, đến chính xác các vùng nhiễm khuẩn trước khi giải phóng thuốc [7]. Những hệ dẫn thuốc nano này sẽ giúp tăng cao hiệu quả của thuốc kháng sinh và hạn chế tối đa khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn. Cụ thể, hạt nano mang thuốc nhắm mục tiêu vào những mô cụ thể, dẫn đến sự tăng hiệu quả dược lực của kháng sinh, làm suy giảm tác dụng phụ của thuốc [8]. Do vậy, hạt nano mang thuốc giúp giảm số lần sử dụng thuốc cần thiết và tăng tỷ lệ tuân thủ sử dụng thuốc.
Công nghệ nano giúp vận chuyển thuốc kháng sinh đến chính xác vùng nhiễm khuẩn.
Hạt nano dùng để vận chuyển thuốc tiêu biểu trong giai đoạn mới hiện nay là hạt nanopolymer. Thuốc kháng sinh được liên kết vào hạt polymer bằng các liên kết cộng hóa trị, đồng thời khi đi vào cơ thể các hạt polymer sẽ bao bọc thuốc kháng sinh, giúp tránh được các điều kiện hóa học và sinh học khắc nghiệt trong quá trình vận chuyển đến vùng mục tiêu. Ngoài cách vận chuyển thuốc kháng sinh bằng các hạt nanopolymer, hạt nano bạc và các hợp chất chứa bạc còn được sử dụng như một kháng sinh hữu hiệu với tính chất diệt khuẩn cao của bạc, đặc biệt khi các hạt bạc được giảm kích thước đến nanomet [9]. Bên cạnh tính chất trị liệu diệt khuẩn mạnh và lâu dài, các hạt nano bạc và hợp chất chứa bạc lại có độc tính thấp đối với tế bào trong cơ thể con người, cũng như ổn định ở nhiệt độ cao và khả năng bay hơi thấp của chúng.
Có thể khẳng định, ứng dụng công nghệ nano để vận chuyển thuốc kháng sinh đến chính xác vùng nhiễm khuẩn được xem là một trị liệu kháng sinh thế hệ mới, với hiệu quả kháng khuẩn được tăng cao cũng như hạn chế tối đa khả năng đề kháng kháng sinh của vi khuẩn. Từ đó, tăng cường sức đề kháng và nâng cao thể lực cho người bệnh, giúp người bệnh mau chóng phục hồi sức khỏe.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A. Fleming (1929), “On the antibacterial action of cultures of a penicillium, with special reference to their use in the isolation of b. Influenzæ”, The British Journal of Experimental Pathology, 10(3), pp.226-236.
[2] https://www.cdc.gov/drugresistance/pdf/threats-report/2019-ar-threats-report-508.pdf
[3] E. Pelfrene, et al. (2021), “Antimicrobial multidrug resistance in the era of COVID-19: a forgotten plight”, Antimicrobial Resistance & Infection Control, 10(1), pp.21.
[4] P. Bowler, et al. (2020), “Biofilm exacerbates antibiotic resistance: is this a current oversight in antimicrobial stewardship”, Antimicrobial Resistance & Infection Control, 9(1), pp.162.
[5] M. Moradali, et al. (2017), “Pseudomonas aeruginosa lifestyle: a paradigm for adaptation, survival, and persistence”, Front Cell Infect Microbiol, 7, pp.39-39.
[6] R. Bonomo (2017), β-Lactamases: a focus on current challenges, Cold Spring Harb Perspect Med, 7(1), pp.39.
[7] L. Wang, et al. (2017), “The antimicrobial activity of nanoparticles: present situation and prospects for the future”, Int. J.Nanomedicine, 12, pp.1227-1249.
[8] J. Patra, et al. (2018), “Nano based drug delivery systems: recent developments and future prospects”, Journal of nanobiotechnology, 16(1), pp.71-71.
[9] T. Dakal, et al. (2016), “Mechanistic basis of antimicrobial actions of silver nanoparticles”, Front. Microbiol., 7, pp.1831-1831