For antibiotikaresistens, behandle cystisk fibrose med nanopartikler

Cystisk fibrose: overvinne antibiotikaresistens med nanopartikler

Cystisk fibrose er en medfødt metabolsk sykdom. Bare i Tyskland lider rundt 8000 mennesker av den uhelbredelige sykdommen, særlig barn og unge voksne. Infeksjoner i luftveiene er blant de vanligste følgene. Forskere har nå lykkes i å utvikle en metode for å behandle de ofte dødelige respiratoriske infeksjonene. Fokus ligger på nanopartikler som bedre bringer antibiotika til deres destinasjon.

Rundt 8000 cystisk fibrose pasienter i Tyskland

Ifølge helseeksperter lever opptil 8000 pasienter med cystisk fibrose i dette landet. Omtrent en av hver 3.300 barn er født i Tyskland årlig med den tidligere uhelbredelige metabolske sykdommen. Tidlig diagnose og tidlig terapi kan bidra til å forbedre livskvaliteten og forventet levetid hos pasienter med cystisk fibrose. For å oppnå dette har stoffskiftet studien blitt integrert i nyfødt screening. Spesielt barn med cystisk fibrose kan ofte behandles godt. Leger og apotekere ved University of Jena bekjempe cystisk fibrose med nanopartikler.

Forskere har lyktes med å utvikle en effektiv måte å behandle de ofte dødelige respiratoriske infeksjonene på som folk med cystisk fibrose lider av. Fokus ligger på nanopartikler som bedre bringer antibiotika til deres destinasjon. (Bilde: Zerbor / fotolia.com)

Selvrensende funksjon av lungen er forstyrret

Ved cystisk fibrose (også kalt cystisk fibrose, CF) forstyrres et kanalprotein på celleoverflaten av mutasjoner.

Dermed er vanninnholdet i ulike sekreter redusert i kroppen - det gir et tykt slim, Universitetet i Jena rapportert i en utgivelse som ble publisert av Science Information Service (IDW).

Dysfunksjon av indre organer er resultatet. I tillegg setter slim luftveiene. Dette forstyrrer ikke bare lungens selvrensende funksjon, men det koloniserer også slimet med bakterier.

Som et resultat oppstår kroniske infeksjoner. Lungene er alvorlig skadet, noe som ofte fører til pasientens død eller krever en transplantasjon.

Gjennomsnittlig levetid for lider i dag er ca 40 år takket være medisinsk utvikling.

En stor del av dette skyldes langvarige behandlinger med inhalerte antibiotika, som ikke forhindrer bakteriell kolonisering, men holder det i sjakk for en lengre periode.

Imidlertid bakteriene forsvare seg ved utvikling av resistens og dannelsen av såkalte biofilm i og under det lag av slim, hvilke skjold bakteriene hovedsakelig i de nedre rekker som et skjold.

Komplisert måte på patogener

Forskere ved Friedrich Schiller University Jena har nå lykkes i å utvikle en mye mer effektiv metode for behandling av de ofte dødelige respiratoriske infeksjonene. Fokus ligger på nanopartikler som bedre bringer antibiotika til deres destinasjon.

"Som regel går stoffene inn i kroppen gjennom innånding og kjører deretter en komplisert vei tilbake til patogenene, hvor mange er igjen," forklarer prof. Dr. Med. Dagmar Fischer fra Institutt for farmasøytisk teknologi ved Universitetet i Jena, som sammen med sin kollega Prof. Dr. med. Mathias Pletz fra Senter for infeksjonsmedisin og sykehushygiene ved Universitetssykehuset Jena.

Dropppartiklene må først ha en viss størrelse for å komme inn i de dypere luftveiene og ikke tidligere rive av et sted.

Til slutt må de trenge inn i både det tykke slimlaget på luftveiene og de nedre lagene av bakteriell biofilm.

Nanopartikler nå deres destinasjon lettere

For å overvinne den konsentrerte motstanden innkapslet forskerne aktive ingredienser, slik som antibiotikumtobramycinet, i en polyesterpolymer.

Nanopartiklene som således fremstilles, testes de i laboratoriet, hvor de hadde simulert den nåværende situasjon lungene før - både i statisk og dynamisk tilstand, med simulerte strømningsbevegelser.

For dette formål har Pletz 'gruppe utviklet nye testsystemer som bedre kan representere situasjonen i lungene.

Forskerne fant at deres nanopartikler gjennom svamplignende nettverket av slimlaget er lettere enn det rene stoffet og til slutt dreper lett patogener.

En ekstra påført konvolutt laget av polyetylenglykol gjør det også nesten usynlig for immunsystemet. "Alle materialer i nanocarrier er også biokompatible, biologisk nedbrytbare, giftfri og derfor ufarlig for mennesker," forteller Fischer.

Gi et antibiotika sin effekt

Forskerne fra Jena vet ikke nøyaktig hvorfor deres nanopartikler kjemper bakterier så mye mer effektivt. Men de vil endelig avdekke det i det kommende året.

"Vi har to muligheter: enten transportert mye mer effektiv metode for transport betydelig mer medikament til infeksjon eller nanopartikler overvinner en forsvarsmekanisme som har utviklet bakteriene overfor antibiotikumet", sier det Jena farmasøyt.

"Sistnevnte ville bety at vi har vært i stand til å returnere sin effekt ved en nanopartikkel, et antibiotikum som han faktisk hadde tapt på grunn av resistensutvikling av bakterier."

"Spesielt, vi mistenker at bakterier fra de nedre lagene i biofilmen faller inn i en slags vinterstivhet og absorberer knapt noen stoffer fra utsiden. På dette stadiet er de uskadelige for de fleste antibiotika som bare dreper deling av bakterier. Nanofartene transporterer antibiotika nesten mot bakteriens vilje inn i celleinteriøret, hvor de kan utfolde sin effekt, sier Mathias Pletz.

Bekjempe respiratoriske infeksjoner mer effektivt hos pasienter med cystisk fibrose

I tillegg må Jena-forskerlaget fortsatt forberede nanopartikler for innånding. Fordi ved 200 nanometer, er partikkelen for liten til å nå dypere luftveier.

"Åndedrettssystemet filtrerer ut partikler som er for store eller for små," forklarer Fischer. "Vi har derfor et foretrukket vindu mellom en og fem mikron." Også for dette problemet har Jena-forskerne allerede lovende løsningsideer.

Allerede ved faget på denne tiden forskning Jena forskerteamet er overbevist om å ha funnet en meget lovende metode for å bekjempe luftveisinfeksjoner hos pasienter med cystisk fibrose mer effektivt og dermed kan bidra til høyere levealder for lider å.

"Vi kunne vise at nanopartikkelemballasje øker effektiviteten av antibiotika mot biofilmer med en faktor på 1000," sier den smittsomme forskeren. (Ad)