Ongeveer één op de drie, 300 kinderen in Duitsland worden geboren met mucoviscidose. Een kenmerk van deze ziekte is dat één kanaalalbumine op het celoppervlak wordt verstoord door mutaties. Dus, de hoeveelheid water van verschillende afscheidingen in het lichaam wordt verminderd, waardoor een taai slijm ontstaat. Als gevolg hiervan, innerlijke organen defect. Bovendien, het slijm blokkeert de luchtwegen. Dus, de zelfregulerende functie van de long is verstoord, het slijm wordt gekoloniseerd door bacteriën en chronische infecties volgen.

De long is zo ernstig beschadigd dat patiënten vaak overlijden of een longtransplantatie moeten ondergaan. De gemiddelde levensverwachting van een patiënt is tegenwoordig ongeveer 40 jaar. Dit komt door de medische vooruitgang. Permanente behandeling met inhalatieantibiotica speelt hierbij een grote rol. De behandeling kan de kolonisatie door bacteriën niet volledig vermijden, maar het kan het voor een langere periode onder controle houden. Echter, de bacteriën verdedigen zich met een resistentieontwikkeling en met de groei van zogenaamde biofilms onder de slijmlaag, die de bacteriën in de onderste rijen meestal als een beschermend schild afschermen.

Wetenschappers van de Friedrich Schiller Universiteit Jena, Duitsland, slaagde erin een veel efficiëntere methode te ontwikkelen om de vaak dodelijke luchtweginfecties te behandelen. Nanodeeltjes die de antibiotica efficiënter naar hun bestemming transporteren, zijn cruciaal. "Typisch, de medicijnen worden toegediend door inademing in het lichaam. Dan banen ze zich een ingewikkelde weg door het lichaam naar de ziekteverwekkers en velen van hen halen hun bestemming niet, " stelt Prof. Dr. Dagmar Fischer van de leerstoel Farmaceutische Technologie aan de Universiteit van Jena.

De actieve deeltjes moeten een bepaalde grootte hebben om de diepere luchtwegen te kunnen bereiken en niet eerder ergens anders te stuiteren. uiteindelijk, ze moeten zowel door de dikke laag slijm op de luchtwegen als de onderste lagen van de bacteriebiofilm dringen. Om de sterke verdediging te overwinnen, de onderzoekers kapselden de actieve middelen in, zoals het antibioticum Tobramycin, in een polyesterpolymeer. Dus, ze creëerden een nanodeeltje, die ze vervolgens in het laboratorium hebben getest. De onderzoeksgroep van Pletz had nieuwe testsystemen ontwikkeld om de situatie van de chronisch geïnfecteerde CF-long na te bootsen. De wetenschappers ontdekten dat hun nanodeeltje gemakkelijker door het sponsachtige net van de slijmlaag reist en uiteindelijk de ziekteverwekkers probleemloos kan doden. Bovendien, een extra aangebrachte coating van polyethyleenglycol maakt het bijna onzichtbaar voor het immuunsysteem. "Alle materialen van een nanodrager zijn biocompatibel, biologisch afbreekbaar, niet giftig en daarom niet gevaarlijk voor mensen, ', zegt de onderzoeker.

Echter, de Jena-wetenschappers weten nog niet precies waarom hun nanodeeltje de bacteriën zo veel efficiënter bestrijdt. Maar ze vragen om opheldering in het komende jaar. "We hebben twee veronderstellingen:ofwel brengt de veel efficiëntere transportmethode aanzienlijk grotere hoeveelheden actieve ingrediënten naar het centrum van infectie, of het nanodeeltje omzeilt een afweermechanisme dat de bacterie heeft ontwikkeld tegen het antibioticum, " legt Fischer uit. "Dit zou betekenen, dat we erin geslaagd zijn de impact terug te geven aan een antibioticum, die het al verloren had door een resistentieontwikkeling van de bacterie."

"Specifieker, we gaan ervan uit dat bacteriën uit de onderste lagen van de biofilm transformeren in slapende persisters en nauwelijks stoffen van buiten opnemen. In dit stadium, ze zijn tolerant voor de meeste antibiotica, die alleen zelfdelende bacteriën doden. De nanodeeltjes transporteren de antibiotica min of meer tegen hun wil naar het binnenste deel van de cel, waar ze hun impact kunnen ontvouwen, ', vult onderzoeker Mathias Pletz aan.

Aanvullend, het onderzoeksteam van Jena moest de nanodeeltjes voorbereiden op de inademing. Want op 200 nanometer is het deeltje te klein om in de diepere luchtwegen te komen. "Het ademhalingssysteem filtert zowel te grote als te kleine deeltjes eruit, " legt Dagmar Fischer uit. "Dus, we hebben een voorkeursvenster van tussen de één en vijf micrometer." De Jena-onderzoekers hebben ook veelbelovende ideeën om dit probleem op te lossen.

De wetenschappers uit Jena zijn er op dit moment al van overtuigd dat ze een veelbelovende methode hebben gevonden om luchtweginfecties bij patiënten met mucoviscidose te bestrijden. Zo kunnen ze mogelijk bijdragen aan een hogere levensverwachting van de getroffenen. "We konden aantonen dat de coating van nanodeeltjes de impact van antibiotica tegen biofilm met een factor 1 verbetert. 000, ', zegt Fischer.