Nieuwe nanodeeltjes ontwikkeld door onderzoekers van ETH Zürich en Empa detecteren multiresistente bacteriën die zich in lichaamscellen verbergen en doden ze. Het doel van de wetenschappers is om een ​​antibacterieel middel te ontwikkelen dat effectief is waar conventionele antibiotica ineffectief blijven.

In de wapenwedloop "de mensheid tegen bacteriën, "bacteriën zijn ons momenteel voor. Onze voormalige wonderwapens, antibiotica, steeds vaker falen wanneer ziektekiemen lastige manoeuvres gebruiken om zichzelf te beschermen tegen de effecten van deze medicijnen. Sommige soorten trekken zich zelfs terug in de binnenkant van menselijke cellen, waar ze "onzichtbaar" blijven voor het immuunsysteem. Deze bijzonder gevreesde pathogenen zijn onder meer multiresistente stafylokokken (MRSA), die levensbedreigende ziekten zoals sepsis of longontsteking kunnen veroorzaken.

Om de ziektekiemen in hun schuilplaatsen op te sporen en te elimineren, een team van onderzoekers van ETH Zürich en Empa ontwikkelt nu nanodeeltjes die een heel ander werkingsmechanisme gebruiken dan conventionele antibiotica:terwijl antibiotica moeite hebben om menselijke cellen binnen te dringen, deze nanodeeltjes kunnen het membraan van aangetaste cellen binnendringen. Eenmaal daar, ze kunnen de bacteriën bestrijden.

Bioglas en metaal

Het team onder leiding van Inge Herrmann, een professor in Nanoparticulate Systems aan de ETH Zürich en onderzoeker aan Empa in St. Gallen, gebruikt ceriumoxide, een materiaal met antibacteriële en ontstekingsremmende eigenschappen in de vorm van nanodeeltjes. De onderzoekers combineerden het ceriumoxide met een bioactief keramisch materiaal dat bekend staat als bioglas en synthetiseerden nanodeeltjeshybriden van de twee materialen.

In celcultuur en met behulp van elektronenmicroscopie, ze onderzochten de interacties tussen de hybride nanodeeltjes, menselijke cellen en bacteriën. Toen de wetenschappers met de nanodeeltjes geïnfecteerde cellen behandelden, de bacteriën in de cellen begonnen op te lossen. Echter, als de onderzoekers specifiek de opname van de hybride deeltjes in de cellen blokkeerden, het antibacteriële effect was verdwenen.

Ontwikkeling van resistentie minder waarschijnlijk

Het exacte werkingsmechanisme van de deeltjes is nog niet volledig begrepen. Het is aangetoond dat andere metalen ook antimicrobiële effecten hebben. Echter, cerium is minder toxisch voor menselijke cellen dan, bijvoorbeeld, zilver. Wetenschappers gaan er momenteel van uit dat de nanodeeltjes het celmembraan van de bacteriën aantasten, het creëren van reactieve zuurstofsoorten die leiden tot de vernietiging van de ziektekiemen. Omdat het celmembraan van menselijke cellen anders is gestructureerd dan dat van bacteriën, onze cellen worden niet beïnvloed door dit proces.

De onderzoekers denken dat tegen een dergelijk mechanisme minder snel resistentie ontstaat. Volgende, de onderzoekers willen de interacties van de deeltjes in het infectieproces nader analyseren om de structuur en samenstelling van de nanodeeltjes verder te optimaliseren. Hun doel is om een ​​eenvoudig en robuust antibacterieel middel te ontwikkelen dat effectief is in geïnfecteerde cellen.