Nanopartikler som en mulig løsning på antibiotikaresistens

Omkring en ud af 3, 300 børn i Tyskland er født med mucoviscidose. Et kendetegn ved denne sygdom er, at en-kanalalbumin på celleoverfladen forstyrres af mutationer. Dermed, mængden af ​​vand fra forskellige sekreter i kroppen reduceres, som skaber et hårdt slim. Som en konsekvens, funktionsfejl i indre organer. I øvrigt, slimet blokerer luftvejene. Dermed, lungens selvregulerende funktion er forstyrret, slimet er koloniseret af bakterier og kroniske infektioner følger.

Lungen er så betydeligt beskadiget, at patienter ofte dør eller skal have en lungetransplantation. Den gennemsnitlige forventede levetid for en patient i dag er omkring 40 år. Dette skyldes medicinske fremskridt. Permanent behandling med inhalationsantibiotika spiller en væsentlig rolle heri. Behandlingen kan ikke helt undgå koloniseringen af ​​bakterier, men det kan holde det i skak i længere tid. Imidlertid, bakterierne forsvarer sig med udvikling af resistens og med vækst af såkaldte biofilm under slimlaget, som for det meste blokerer bakterierne i de nederste rækker som et beskyttende skjold.

Forskere fra Friedrich Schiller University Jena, Tyskland, lykkedes med at udvikle en meget mere effektiv metode til at behandle de ofte dødelige luftvejsinfektioner. Nanopartikler, der transporterer antibiotika mere effektivt til deres destination, er afgørende. "Typisk, stofferne påføres ved indånding i kroppen. Så går de en kompliceret vej gennem kroppen til patogenerne, og mange af dem når ikke til deres destination, " udtaler prof. Dr. Dagmar Fischer fra professoratet for Farmaceutisk Teknologi ved University of Jena.

De aktive partikler skal have en vis størrelse for at kunne nå de dybere luftveje og ikke prelle af et andet sted før. Ultimativt, de skal trænge ind i det tykke slimlag på luftvejene samt de nederste lag af bakteriebiofilmen. For at overvinde det stærke forsvar, forskerne indkapslede de aktive stoffer, som antibiotika Tobramycin, i en polyesterpolymer. Dermed, de skabte en nanopartikel, som de derefter testede i laboratoriet. Pletz' forskergruppe havde udviklet nye testsystemer til at efterligne situationen for den kronisk inficerede CF-lunge. Forskerne opdagede, at deres nanopartikel bevæger sig lettere gennem det svampelignende net i slimlaget og endelig er i stand til at dræbe patogenerne uden problemer. I øvrigt, en yderligere påført belægning af polyethylenglycol gør det næsten usynligt for immunsystemet. "Alle materialer i en nanobærer er biokompatible, biologisk nedbrydeligt, ugiftig og derfor ikke farlig for mennesker, " siger forskeren.

Imidlertid, forskerne fra Jena ved endnu ikke præcist, hvorfor deres nanopartikel bekæmper bakterierne meget mere effektivt. Men de søger afklaring i det kommende år. "Vi har to antagelser:Enten fører den meget mere effektive transportmetode betydeligt større mængder af aktive ingredienser frem til infektionscentret, eller nanopartiklerne omgår en forsvarsmekanisme, som bakterien har udviklet mod antibiotika, " forklarer Fischer. "Dette ville betyde, at det lykkedes os at give dens virkning tilbage til et antibiotikum, som allerede havde mistet det gennem en udvikling af bakteriernes resistens. "

"Mere specifikt, vi antager, at bakterier fra de nederste lag af biofilmen omdannes til hvilende persister og næsten ikke optager stoffer udefra. På dette stadion, de er tolerante over for de fleste antibiotika, som kun dræber selvdelerende bakterier. Nanopartiklerne transporterer antibiotika mere eller mindre mod deres vilje til den indre del af cellen, hvor de kan udfolde deres indflydelse, " tilføjer forsker Mathias Pletz.

Derudover Jena-forskerholdet skulle forberede nanopartiklerne til inhalationen. For ved 200 nanometer er partiklen for lille til at komme ind i de dybere luftveje. "Åndedrætssystemet bortfiltrerer partikler, der er for store, såvel som dem, der er for små, Dagmar Fischer forklarer. vi står tilbage med et foretrukket vindue på mellem en og fem mikrometer." Jena-forskerne har også lovende ideer til at løse dette problem.

Forskerne fra Jena er på dette tidspunkt allerede overbeviste om at have fundet en meget lovende metode til at bekæmpe luftvejsinfektioner hos patienter med mucoviscidose. De kan således være i stand til at bidrage til en højere forventet levetid for de berørte. "Vi var i stand til at vise, at nanopartikelbelægningen forbedrer antibiotikaens indvirkning på biofilm med en faktor 1, 000, " siger Fischer.