Forscher töten gefährliche Bakterien mit Nanopartikeln

Antibiotika werden erst dann freigesetzt, wenn sie an den Ort gelangen, an dem sie benötigt werden

18.11.2021 - Großbritannien

Forscher der Universität Southampton haben in Zusammenarbeit mit Kollegen des Defence Science and Technology Laboratory (Dstl) eine neue Technologie auf der Grundlage von Nanopartikeln entwickelt, um gefährliche Bakterien abzutöten, die sich in menschlichen Zellen verstecken.

Burkholderia ist eine Bakteriengattung, die eine tödliche Krankheit namens Melioidose verursacht. An dieser Krankheit sterben jedes Jahr Zehntausende von Menschen, insbesondere in Südostasien. Oral oder intravenös verabreichte Antibiotika wirken oft nicht sehr gut, da sich die Bakterien verstecken und in weißen Blutkörperchen, den Makrophagen, wachsen.

Neue Forschungsarbeiten unter der Leitung von Dr. Nick Evans und Dr. Tracey Newman haben gezeigt, dass winzige Kapseln, so genannte Polymersomen - die etwa ein Tausendstel des Durchmessers eines menschlichen Haares haben - verwendet werden könnten, um bakterientötende Antibiotika direkt an den Ort zu bringen, an dem die Bakterien in den Zellen wachsen. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift ACS Nanoveröffentlicht.

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Makrophagen sind Zellen des Immunsystems, die sich so entwickelt haben, dass sie Partikel aus dem Blut aufnehmen, was für ihre Rolle bei der Verhinderung von Infektionen entscheidend ist, aber auch bedeutet, dass sie von einigen Bakterien ausgenutzt werden können, die sie infizieren und in ihnen wachsen.

In dieser Studie fügte das Forscherteam Makrophagen, die mit Bakterien infiziert waren, Polymersomen zu. Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Polymersomen leicht von den Makrophagen aufgenommen wurden und sich mit den Bakterien im Inneren der Zellen verbanden. Dies bedeutet, dass sie ein wirksames Mittel sein könnten, um eine hohe Konzentration von Antibiotika an den Ort der Infektion zu bringen. Das Team hofft, dass dies letztendlich dazu führen könnte, dass Patienten durch Injektion oder Inhalation von mit Antibiotika beladenen Kapseln behandelt werden und so jedes Jahr viele Leben gerettet werden.

Eleanor Porges, Doktorandin an der medizinischen Fakultät der Universität Southampton und Erstautorin der Studie, sagte: "Das Attraktive an dieser Technologie ist, dass die Antibiotika erst dann freigesetzt werden, wenn sie an den Ort gelangen, an dem sie benötigt werden. Wir hoffen, dass wir dadurch in der Lage sind, weniger Antibiotika zu verwenden und sogar Antibiotika umzuwidmen, die normalerweise nicht als wirksam gelten würden."

Dr. Nick Evans, außerordentlicher Professor für Bioengineering an der Universität Southampton, fügte hinzu: "Interessant ist, dass frühere Forschungsarbeiten komplizierte chemische Verfahren erforderten, um die Polymersomen so zu gestalten, dass das Medikament zur richtigen Zeit und am richtigen Ort durch Veränderungen der Hitze oder des pH-Werts freigesetzt wird. Unsere Forschung hat gezeigt, dass dies nicht notwendig ist, was ihre Verwendung viel weniger komplex und vielleicht einfacher für den klinischen Gebrauch zu produzieren macht.

"Die Ergebnisse unserer Studie waren eine echte Teamleistung, bei der Mitarbeiter aus den Bereichen Mikrobiologie, Bildgebung und Nanotechnologie zwischen Dstl und Southampton an einem Strang gezogen haben. Das machte die Daten so überzeugend."

Das Team befindet sich nun in der Anfangsphase der Entwicklung für die klinische Anwendung mit dem Dstl, der wissenschaftlichen Abteilung für Verteidigung und Sicherheit im Vereinigten Königreich.

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