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Antibiotische Nanopartikel Mukoviszidose – Mit Nano-Vehikeln gegen Biofilme

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Pharmazeuten und Infektionsmediziner der Uni Jena entwickeln antibiotische Nanopartikel, um Infektionen bei Mukoviszidose-Patienten künftig besser behandeln zu können. Das auf zunächst drei Jahre angelegte Kooperationsprojekt wird von der DFG gefördert und soll die Wirksamkeit in Biofilm-Modellen nachweisen.

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Jenaer Wissenschaftler entwickeln antibiotische Nanopartikel zur besseren Behandlung von Infektionen bei Mukoviszidose-Patienten. Doktorandin Mareike Klinger untersucht Proben am Biofilmmessplatz.
Jenaer Wissenschaftler entwickeln antibiotische Nanopartikel zur besseren Behandlung von Infektionen bei Mukoviszidose-Patienten. Doktorandin Mareike Klinger untersucht Proben am Biofilmmessplatz.
(Bild: A. Schleenvoigt/UKJ )

Jena – Mukoviszidose ist eine der häufigsten genetischen Erkrankungen in Europa und ihr Name kennzeichnend: Durch Mutationen ist die Zusammensetzung von Drüsensekreten so verändert, dass diese als zähflüssiger Schleim in Bronchien, Dünndarm und anderen inneren Organen die Funktion dieser Organe stören. Durch den zähen Schleim in den Atemwegen entsteht eine chronische bakterielle Infektion, die das Lungengewebe sukzessive zerstört und schließlich zum Tode führt. Durch eine intensive multimodale Therapie, vor allem aber durch inhalative Antibiotika konnten in den vergangenen Jahren die Lebenserwartung und die Lebensqualität der Patienten erheblich verbessert werden.

Pseudomonas aeruginosa kann Biofilme bilden und ist resistent gegen die meisten Antibiotika

Anfangs sind Staphylococcus aureus und Haemophilus influenzae typische Erreger, aber mit Fortschreiten der Erkrankung überwiegen Infektionen mit Pseudomonas aeruginosa, was mit einem rascheren Abfall der Lungenfunktion verbunden ist. „Diesem Erreger ist nur schwer beizukommen“, so Professor Mathias Pletz, Leiter des Zentrums für Infektionsmedizin und Krankenhaushygiene am Universitätsklinikum Jena, „er ist von Natur aus gegen die meisten Antibiotika resistent und kann darüber hinaus so genannte Biofilme bilden, die eine hundert- bis tausendfach höhere Resistenz gegen die wenigen noch wirksamen Antibiotika aufweisen.“ Die inhalierten Antibiotika gelangen durch Biofilm und Schleim oft gar nicht bis zu den Bakterien, um dort wirksam zu werden.

Nanopartikel als Transportvehikel für Antibiotika

Mit Hilfe von Nanopartikeln sollen die Antibiotika ihr Ziel künftig besser erreichen und damit wirksamer werden. Das ist der Kern eines jetzt gestarteten Kooperationsprojektes der Infektiologen mit Pharmazeuten der Jenaer Universität, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit 500.000 Euro gefördert wird. „Wir umhüllen die Antibiotika mit Polymeren, deren Eigenschaften genau auf die Anwendung als Vehikel für den Wirkstofftransport angepasst sind“, beschreibt Dagmar Fischer, Professorin für Pharmazeutische Technologie, das Vorhaben.

In ihrem Labor werden die Nanopartikel hergestellt, die sich in der Anwendung und zunächst in einem künstlichen Schleim bewähren müssen: Lassen sie sich gut inhalieren? Können sie die Schleimschicht durchdringen? Bleibt die Wirkstoffladung unbeschadet? Mit Unterstützung des Mukoviszidose-Zentrums der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin am Jenaer Uniklinikum wird dann für einen nächsten Schritt der Kunstschleim mit Erregern aus Patientenproben versetzt. So entsteht ein Infektionsmodell mit Pseudomonas-Biofilm, in dem die Wissenschaftler die antibiotische Wirksamkeit der Partikel testen können. Mathias Pletz: „Wenn es uns mit Nanopartikeln als Transporter gelingt, die Wirkung der inhalierten Antibiotika deutlich zu verbessern, wäre dies ein erfolgversprechender Ansatz für eine klinische Testung.“

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