Nano-ingenieurs van de Universiteit van Californië in San Diego hebben voor het eerst aangetoond dat ze micromotoren gebruiken om een ​​bacteriële infectie in de maag te behandelen. Deze kleine voertuigen, elk ongeveer de helft van de breedte van een mensenhaar, zwemmen snel door de maag terwijl maagzuur wordt geneutraliseerd en geven vervolgens hun lading antibiotica vrij op de gewenste pH. Onderzoekers publiceerden hun bevindingen op 16 augustus in Natuurcommunicatie .

Deze micromotor-enabled leveringsbenadering is een veelbelovende nieuwe methode voor de behandeling van maag- en maag-darmkanaalaandoeningen met zuurgevoelige geneesmiddelen, aldus onderzoekers. De inspanning is een samenwerking tussen de onderzoeksgroepen van nano-engineering professoren Joseph Wang en Liangfang Zhang aan de UC San Diego Jacobs School of Engineering. Wang en Zhang pionierden met onderzoek naar de in vivo werking van micromotoren en deze studie is het eerste voorbeeld van micromotoren die geneesmiddelen afleveren voor de behandeling van bacteriële infecties.

Maagzuur kan destructief zijn voor oraal toegediende geneesmiddelen zoals antibiotica en op eiwit gebaseerde geneesmiddelen. Geneesmiddelen die worden gebruikt om bacteriële infecties te behandelen, zweren en andere ziekten in de maag worden normaal gesproken ingenomen met aanvullende stoffen, protonpompremmers genoemd, maagzuurproductie te onderdrukken. Maar wanneer het gedurende langere perioden of in hoge doses wordt ingenomen, protonpompremmers kunnen nadelige bijwerkingen veroorzaken, waaronder hoofdpijn, diarree en vermoeidheid. In meer ernstige gevallen, ze kunnen angst of depressie veroorzaken.

De micromotoren hebben een ingebouwd mechanisme om maagzuur te neutraliseren en hun medicijnladingen effectief in de maag af te geven - zonder het gebruik van protonpompremmers.

"Het is een behandeling in één stap met deze micromotoren, het combineren van zuurneutralisatie met therapeutische actie, " zei Berta Esteban-Fernández de Ávila, een postdoctoraal wetenschapper in Wang's onderzoeksgroep aan UC San Diego en een co-eerste auteur van het artikel.

Elke micromotor bestaat uit een bolvormige magnesiumkern bedekt met een beschermende laag titaniumdioxide, gevolgd door een laag van het antibioticum claritromycine, en een buitenste laag van een positief geladen polymeer, chitosan genaamd, waardoor de motoren aan de maagwand kunnen blijven kleven.

Deze binding wordt ook versterkt door de voortstuwing van de micromotoren, die wordt gevoed door het eigen zuur van de maag. De magnesiumkernen reageren met maagzuur, het genereren van een stroom waterstofmicrobellen die de motoren in de maag voortstuwen. Deze reactie vermindert ook tijdelijk de hoeveelheid zuur in de maag, het pH-niveau voldoende verhogen om de micromotoren in staat te stellen het medicijn af te geven en de behandeling uit te voeren. De normale maag-pH wordt binnen 24 uur hersteld.

Onderzoekers testten de micromotoren in muizen met Helicobacter pylori infecties. De micromotoren - verpakt met een klinische dosis van het antibioticum claritromycine - werden vijf opeenvolgende dagen eenmaal per dag oraal toegediend. Daarna, onderzoekers evalueerden het aantal bacteriën in elke muizenmaag en ontdekten dat behandeling met de micromotoren iets effectiever was dan wanneer dezelfde dosis antibioticum werd gegeven in combinatie met protonpompremmers.

De micromotoren zijn meestal gemaakt van biologisch afbreekbare materialen. De magnesiumkernen en polymeerlagen worden opgelost door maagzuur zonder schadelijke residuen te produceren.

Onderzoekers zeggen dat hoewel de huidige resultaten veelbelovend zijn, dit werk bevindt zich nog in een pril stadium. Het team plant toekomstige studies om de therapeutische prestaties van de micromotoren verder te evalueren in vivo en vergelijk het met andere standaardtherapieën tegen maagaandoeningen. Onderzoekers zijn ook van plan om verschillende medicijncombinaties met de micromotoren te testen om meerdere ziekten in de maag of in verschillende delen van het maagdarmkanaal te behandelen. Algemeen, de onderzoekers zeggen dat dit werk de deur opent naar het gebruik van synthetische motoren als actieve leveringsplatforms voor in vivo behandeling van ziekten.