För antibiotikaresistens, behandla cystisk fibros med nanopartiklar

Cystisk fibros: övervinna antibiotikaresistens med nanopartiklar

Cystisk fibros är en medfödd metabolisk sjukdom. Endast i Tyskland lider omkring 8 000 människor av den obotliga sjukdomen, särskilt barn och unga vuxna. Infektioner i andningsorganen är bland de vanligaste följderna. Forskare har nu lyckats utveckla en metod för att behandla de ofta dödliga luftvägsinfektionerna. Fokus ligger på nanopartiklar som bättre tar antibiotika till deras destination.

Cirka 8000 patienter med cystisk fibros i Tyskland

Enligt hälsoexperter bor upp till 8000 patienter med cystisk fibros i detta land. Omkring en av varje 3.300 barn föds årligen i Tyskland med den tidigare obotliga metabola sjukdomen. Tidig diagnos och tidig terapi kan bidra till att förbättra livskvaliteten och livslängden hos patienter med cystisk fibros. För att uppnå detta har den metaboliska sjukdomsstudien integrerats i neonatal screening. Speciellt barn med cystisk fibros kan ofta behandlas bra. Läkare och apotekare vid University of Jena bekämpar cystisk fibros med nanopartiklar.

Forskare har lyckats utveckla ett effektivt sätt att behandla de ofta dödliga luftvägsinfektionerna som människor med cystisk fibros lider av. Fokus ligger på nanopartiklar som bättre tar antibiotika till deras destination. (Bild: Zerbor / fotolia.com)

Självrensande funktion hos lungan är störd

Vid cystisk fibros (även kallad cystisk fibros, CF) stör ett kanalprotein på cellytan genom mutationer.

Således är vatteninnehållet i olika sekret minskas i kroppen - det ger en tjockt slem, University of Jena redovisas i en release som publicerades av Science Information Service (IDW).

Dysfunktion av inre organ är resultatet. Dessutom sätter slem luftvägarna. Detta stör inte bara lungans självrengörande funktion, men det koloniserar också slem med bakterier.

Som ett resultat uppstår kroniska infektioner. Lungan är allvarligt skadad, vilket ofta leder till patientens död eller kräver en transplantation.

Den genomsnittliga livslängden för lider idag är cirka 40 år tack vare medicinska framsteg.

En stor del av detta beror på långvariga behandlingar med inhalerade antibiotika, som inte hindrar bakteriell kolonisering, men håller den åtminstone i kontroll för en längre tid.

Bakterierna försvarar sig själva genom resistansutveckling och bildandet av så kallade biofilmer i och under slemskiktet, vilket skyddar bakterierna i de nedre raderna som ett skyddande sköld.

Komplicerat sätt till patogenerna

Forskare vid Friedrich Schiller University Jena har nu lyckats utveckla en mycket effektivare metod för att behandla de ofta dödliga luftvägsinfektionerna. Fokus ligger på nanopartiklar som bättre tar antibiotika till deras destination.

"I regel går drogen in i kroppen genom inandning och kör sedan en komplicerad väg tillbaka till patogenerna, där många är kvar," förklarar Prof. Dr. med. Dagmar Fischer från Institutionen för farmaceutisk teknik vid Jena Universitet, som tillsammans med sin kollega Prof. Dr. med. Mathias Pletz från centrum för infektionsmedicin och sjukhushygien vid universitetssjukhuset Jena.

Dropppartiklarna måste först ha en viss storlek för att komma in i de djupare luftvägarna och inte rippa tidigare någonstans.

Slutligen måste de penetrera både det tjocka slemlagret på luftvägarna och de nedre lagren av bakteriel biofilm.

Nanopartiklar når deras destination lättare

För att övervinna det koncentrerade motståndet inkapslade forskarna aktiva beståndsdelar, såsom antibiotikatobamycin, i en polyesterpolymer.

De testade de resulterande nanopartiklarna i laboratoriet, där de tidigare hade simulerat den befintliga lungsituationen - både i det statiska och i det dynamiska tillståndet, dvs med simulerade flödesrörelser.

För detta ändamål har Pletz 'grupp utvecklat nya testsystem som bättre kan representera situationen i lungorna.

Forskarna fann att deras nanopartiklar genom det svampliknande nätverket av slemskiktet är enklare än det rena läkemedlet och till sist dödar lätt patogenerna.

Ett tilläggsanslutet kuvert av polyetylenglykol gör det också nästan osynligt för immunsystemet. "Alla material i nanocarrier är också biokompatibla, biologiskt nedbrytbara, giftfria och därför ofarliga för människor", informerar Fischer.

Ge ett antibiotikum dess effekt

Forskarna från Jena vet inte exakt varför deras nanopartiklar bekämpar bakterier så mycket mer effektivt. Men de vill äntligen avslöja det under det kommande året.

"Vi har två möjligheter: antingen transporteras mycket mer effektiv metod för transport betydligt mer läkemedel mot infektion eller nanopartiklarna vinner en försvarsmekanism som har utvecklat bakterierna mot antibiotika", säger Jena apotekare.

"Det senare skulle innebära att vi kunde använda en nanopartikel för att återställa effekten av ett antibiotikum som han faktiskt förlorat genom resistansbildning av bakterierna."

"Speciellt, vi misstänker att bakterier från de nedre lagren av biofilmen faller i en slags vinterstivhet och absorberar knappast några ämnen från utsidan. I detta skede är de oskadliga för de flesta antibiotika som bara dödar delande bakterier. Nanopartiklarna transporterar antibiotika nästan mot bakteriens vilja i cellinteriören, där de kan utveckla sin effekt ", tillägger Mathias Pletz.

Bekämpa respiratoriska infektioner mer effektivt hos patienter med cystisk fibros

Dessutom måste Jena-forskargruppen fortfarande förbereda nanopartiklarna för inandning. Eftersom vid 200 nanometer är partikeln för liten för att nå djupare luftvägar.

"Andningsorganen filtrerar bort partiklar som är för stora eller för små", förklarar Fischer. "Vi har därför ett föredraget fönster mellan en och fem mikron." Även för detta problem har Jena-forskarna redan lovande lösningsidéer.

Redan ämnet vid denna tidpunkt forskning Jena forskargrupp är övertygad att ha hittat en mycket lovande metod för att bekämpa luftvägsinfektioner i patienter med cystisk fibros mer effektivt och på så sätt kan bidra till högre förväntade livslängden för drabbade att.

"Vi kunde visa att nanopartikelförpackningar ökar effektiviteten av antibiotika mot biofilmer med en faktor på 1000", säger den smittsamma forskaren. (Ad)