Antibiotikaresistenzen durch Nanopartikel überwinden?

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Friedrich-Schiller-Universität Jena

Nanopartikel gelangt leichter zum Ziel

Um die geballte Gegenwehr zu überwinden, verkapselten die Forscher Wirkstoffe, wie etwa das Antibiotikum Tobramycin, in einem Polyesterpolymer. Den so entstandenen Nanopartikel testeten sie im Labor, wo sie die vorliegende Lungensituation zuvor simuliert hatten – sowohl im statischen als auch im dynamischen Zustand, also mit nachgebildeten Flussbewegungen. Dazu hatte Pletz' Arbeitsgruppe neue Testsysteme entwickelt, die die Situation in der Lunge besser darstellen können. Die Wissenschaftler stellten fest, dass ihr Nanopartikel einfacher als der reine Wirkstoff durch das schwammähnliche Netz der Schleimschicht gelangt und schließlich problemlos die Erreger abtötet. Eine zusätzlich aufgetragene Hülle aus Polyethylenglykol macht ihn zudem nahezu unsichtbar für das Immunsystem. „Alle Materialien des Nanoträgers sind zudem biokompatibel, biologisch abbaubar, nicht toxisch und somit ungefährlich für den Menschen“, informiert Fischer.

Warum ihr Nanopartikel die Bakterien so viel wirkungsvoller bekämpft, wissen die Jenaer Wissenschaftler zwar noch nicht genau. Das wollen sie aber im kommenden Jahr endgültig aufdecken. „Wir haben zwei Vermutungen: Entweder befördert die viel effizientere Transportmethode deutlich mehr Wirkstoff zum Infektionsherd oder aber der Nanopartikel überwindet einen Abwehrmechanismus, den das Bakterium gegen das Antibiotikum entwickelt hat“, erklärt die Jenaer Pharmazeutin. „Letzteres würde bedeuten, dass es uns gelungen ist, durch einen Nanopartikel einem Antibiotikum seine Wirkung zurückzugeben, die er durch Resistenzbildung der Bakterien eigentlich verloren hatte.“

„Konkret vermuten wir, dass Bakterien aus den unteren Schichten des Biofilmes in eine Art Winterstarre verfallen und kaum Substanzen von außen aufnehmen. In diesem Stadium sind sie für die meisten Antibiotika, die ausschließlich sich teilende Bakterien abtöten, unangreifbar. Die Nanopartikel transportieren die Antibiotika quasi gegen den Willen der Bakterien ins Zellinnere, wo sie ihre Wirkung entfalten können“, ergänzt Mathias Pletz.

Außerdem muss das Jenaer Forscherteam die Nanopartikel noch für die Inhalation präparieren. Denn mit 200 Nanometer ist der Partikel zu klein, um in die tieferen Atemwege zu gelangen. „Das Atemsystem filtert sowohl zu große als auch zu kleine Partikel heraus“, erklärt Fischer. „Uns bleibt somit ein bevorzugtes Fenster zwischen einem und fünf Mikrometern.“ Auch für dieses Problem haben die Jenaer Forscher bereits vielversprechende Lösungsideen.

Nanopartikelverpackung steigert die Wirksamkeit der Antibiotika gegen Biofilme

Bereits durch die zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Forschungsergebnisse ist das Jenaer Forscherteam überzeugt, eine äußerst vielversprechende Methode gefunden zu haben, Atemwegsinfekte bei Mukoviszidosepatienten effizienter bekämpfen und so möglicherweise zu einer höheren Lebenserwartung der Erkrankten beitragen zu können. „Wir konnten zeigen, dass die Nanopartikelverpackung die Wirksamkeit der Antibiotika gegen Biofilme um das 1000fache steigert“, freut sich der Infektiologe.

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