Nanogewebe zur Wirkstoffabgabe hilft gegen Antibiotika-Resistenzen

Forscher der australischen Flinders University und Kollegen in Japan haben das Gewebe hergestellt, welches zur Wirkstoffabgabe gebraucht werden kann. Die Gewebe sind 15 x 20 cm gross und bestehen aus 200 nm grossen Fasern, erklärt Ingo Koeper, Professor am Institut für Nanowissenschaften und Technologie der Flinders University. Um die Wirksamkeit des Nanogewebes zu untersuchen wurden zwei Antibiotika, Colistin und Vancomycin, sowie Gold-Nanopartikel zugegeben. Die netzartigen Gewebe werden durch ein Verfahren namens Elektrospinning hergestellt. Dabei wurden die Einstellungen so optimiert, dass die Materialien gleichmässig in das Gewebe integriert werden. Die anschliessenden Tests wurden während einer Dauer von 14 Tagen durch die Doktorandin Melanie Fuller ausgeführt.

„Das verwendete Verfahren, Elektrospinning, erfährt wachsendes Interesse in der biomedizinischen Forschung, weil es für Wundbehandlung, Wirkstoffabgabe und antibiotische Beschichtungen viel Potenzial verspricht“, erklärt Prof. Koeper. „In diesem Prozess wird eine hohe Spannung zwischen einer Spritze und einer Platte angelegt. Dadurch wird die Polymerlösung in die Form eines Hütchens gebracht, wenn sie aus der Spritze kommt. Die elektrostatischen Kräfte, die dann auf die Polymerlösung wirken, führen einen Strahl herbei.“ So entstehen auf kontrollierte Art und Weise mikro- oder nanoskalige Fasern, welche auf der Platte (der Kollektor) gesammelt werden.

Die Antibiotika und Nanopartikel wurden zeitgleich, also in der Polymerlösung, in das Gewebe eingebettet, um die Verabreichung an spezifischen Stellen am Körper zu ermöglichen. „Das geladene Nano-Gold hat die Freigabe der Antibiotika vom Gewebe beeinflusst. Die Zugabe von Gold-Nanopartikeln hat wahrscheinlich die Ladung des Colistin neutralisiert, wodurch das Antibiotikum weiter in das Zentrum des Gewebes „wandern“ konnte und somit die Zeit während derer es austreten konnte verlängerte.“

Die Resultate weisen ferner darauf hin, dass die Dosen im Vergleich mit herkömmlicher Verabreichung reduziert werden könnten. Dies hat möglicherweise positive Effekte bezüglich Nebenwirkungen und Komplikationen. „Obwohl die Dosis verglichen mit oraler Einnahme tiefer ist, sind die Mengen, welche den Infektionsherd erreichen möglicherweise höher. Dadurch wird gewährleistet, dass die Bakterien vollständig eliminiert werden, wodurch die Möglichkeit der Resistenzbildung reduziert wird.“

„Dies ist ein Konzeptnachweis dafür, dass die Herstellung von Nanogewebe mit Goldpartikeln ein Mittel zur Abgabe und Behandlung mit Antibiotika geeignet ist.“ In Zusammenarbeit mit Dr. Harriet Whiley haben die Forscher untersucht, welchen Effekt die Abgabe der Medikamente auf das Wachstum von E. coli Bakterien hat. Die in-vitro Studie bestätigte, dass das Nanogewebe mit Colistin und Nano-Gold am Effektivsten war, weil das bakterielle Wachstum stark verhindert wurde. „Weitere Untersuchungen sind nötig, um herauszufinden, ob andere geladene Partikel die Abgabe der Wirkstoffe verändert und in welcher Art. Da es sich hierbei um eine pharmazeutische Anwendung handelt, müssen die Stabilität des Gewebes bei unterschiedlichen Bedingungen als auch mögliche toxikologische Eigenschaften noch untersucht werden.“

Quelle (Englisch): https://news.flinders.edu.au/blog/2019/10/22/nanomesh-shield-against-antibiotic-resistance/

Originalartikel: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/RA/C9RA06398F#!divAbstract

Bildquelle: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/RA/C9RA06398F#!divAbstract