Ученые из СПбГУ придумали, как точнее измерять количество антибиотиков в организме. Это поможет подбирать правильные дозы лекарств и лечить даже тяжелые болезни, где важно постоянно контролировать уровень препаратов. Исследование поддержал Российский научный фонд, а его результаты опубликовали в Journal of Molecular Liquids.

Антибиотики спасают от инфекций, но у них есть «окно эффективности»: если доза слишком мала, они не работают, если слишком велика — вредят. Неправильная дозировка приводит к тому, что бактерии становятся устойчивыми или у человека появляются побочные эффекты. Чтобы лечение было эффективным, нужно точно знать, сколько антибиотика уже в организме. Особенно это важно для детей и пожилых, у которых обмен веществ работает иначе.

Химики СПбГУ сосредоточились на двух антибиотиках — офлоксацине и моксифлоксацине. Их часто назначают при инфекциях дыхательных путей, мочеполовой системы, туберкулезе и других болезнях. Раньше эти же ученые разрабатывали методы анализа пищевых продуктов и даже получили президентскую премию за свои работы.

В новом исследовании они использовали супрамолекулярные растворители — вещества, которые образуют крошечные частицы (мицеллы) и могут «вытягивать» антибиотики из биологических жидкостей. В качестве растворителя взяли ди-2-этилгексилфосфорную кислоту — она плохо растворяется в воде, но если добавить аммиак, образует соли, которые формируют мицеллы.

Мицеллы — это микроскопические шарики, которые образуются, когда поверхностно-активные вещества (например, мыло) попадают в воду. Их «головы» любят воду, а „хвосты“ — нет, поэтому они собираются в сферы, пряча „хвосты“ внутрь. Так они могут захватывать другие вещества, например антибиотики.

Как это работает:

• В пробу мочи добавляют разбавитель, чтобы снизить влияние других веществ.
• Затем вводят кислоту с аммиаком — получается однородная смесь.
• Добавляют соль, и мицеллы «захватывают» антибиотики.
• Смесь центрифугируют, мицеллы оседают на дно.
• Остаток разбавляют и анализируют в хроматографе.

Мы выбрали мочу, потому что это неинвазивно, — объясняет Алексей Почивалов из СПбГУ. — Из 3 мл мочи нам удалось выделить антибиотики в 60 мкл растворителя, то есть в 50 раз концентрированнее.

Метод можно использовать не только в медицине, но и для экологического мониторинга — фторхинолоны выводятся из организма в неизменном виде и попадают в сточные воды. В будущем технологию можно адаптировать для анализа крови или других лекарств.

Главный плюс — персонализированная медицина. Сейчас дозы антибиотиков часто назначают «на глаз», особенно в поликлиниках. Если метод внедрят в лаборатории, врачи смогут точнее подбирать лечение, особенно для тяжелых больных — например, при туберкулезе или менингите.

Второе — борьба с устойчивостью бактерий. Чем точнее дозировка, тем меньше шансов, что микробы адаптируются.

Третье — экология. Антибиотики из мочи и фекалий попадают в водоемы, способствуя росту устойчивых штаммов. Если научиться их детектировать в малых концентрациях, можно отслеживать загрязнение.

Отметим, что метод требует дополнительных этапов  (центрифугирование, хроматография), а это усложняет его применение в обычных больницах. Пока это лабораторная разработка — нужно упростить процесс, чтобы он стал рутинным.

Ранее ученые заявили, что с устойчивостью к антибиотикам помогает бороться CRISPR.