Ungefär en av 3, 300 barn i Tyskland föds med mukoviscidos. Ett kännetecken för denna sjukdom är att enkanalsalbumin på cellytan störs av mutationer. Således, mängden vatten av olika sekret i kroppen minskar, vilket skapar ett segt slem. Som en konsekvens, inre organ fungerar inte. Dessutom, slemmet blockerar luftvägarna. Således, lungans självreglerande funktion är störd, slemmet koloniseras av bakterier och kroniska infektioner följer.

Lungan är så allvarligt skadad att patienter ofta dör eller behöver genomgå en lungtransplantation. Medellivslängden för en patient är idag cirka 40 år. Detta beror på medicinska framsteg. Permanent behandling med inhalationsantibiotika spelar en betydande roll i detta. Behandlingen kan inte helt undvika koloniseringen av bakterier, men det kan hålla det i schack under en längre tid. Dock, bakterierna försvarar sig med resistensutveckling och med tillväxten av så kallade biofilmer under slemlagret, som mestadels blockerar bakterierna i de nedre raderna som en skyddande sköld.

Forskare vid Friedrich Schiller University Jena, Tyskland, lyckats utveckla en mycket effektivare metod för att behandla de ofta dödliga luftvägsinfektionerna. Nanopartiklar som transporterar antibiotikan mer effektivt till sin destination är avgörande. "Vanligtvis, läkemedlen appliceras genom inandning i kroppen. Sedan tar de sig en komplicerad väg genom kroppen till patogenerna och många av dem tar sig inte fram till sin destination, " säger Prof. Dr Dagmar Fischer vid professuren för läkemedelsteknik vid universitetet i Jena.

De aktiva partiklarna behöver ha en viss storlek för att kunna nå de djupare luftvägarna och inte studsa av någon annanstans innan. I sista hand, de måste penetrera det tjocka lagret av slem i luftvägarna såväl som de nedre lagren av bakteriebiofilmen. För att övervinna det starka försvaret, forskarna kapslade in de aktiva medlen, som antibiotikumet Tobramycin, i en polyesterpolymer. Således, de skapade en nanopartikel, som de sedan testade i laboratoriet. Pletz forskargrupp hade utvecklat nya testsystem för att efterlikna situationen för den kroniskt infekterade CF-lungan. Forskarna upptäckte att deras nanopartikel färdas lättare genom det svampliknande nätet i slemlagret och till slut kan döda patogenerna utan problem. Dessutom, en extra applicerad beläggning av polyetylenglykol gör den nästan osynlig för immunsystemet. "Alla material i en nanobärare är biokompatibla, biologiskt nedbrytbar, ogiftig och därför inte farlig för människor, " säger forskaren.

Dock, Jena-forskarna vet ännu inte exakt varför deras nanopartikel bekämpar bakterierna så mycket mer effektivt. Men de söker ett förtydligande under det kommande året. "Vi har två antaganden:Antingen flyttar den mycket effektivare transportmetoden fram betydligt större mängder aktiva ingredienser till infektionscentrumet, eller nanopartikeln kringgår en försvarsmekanism som bakterien har utvecklat mot antibiotikan, " förklarar Fischer. "Detta skulle betyda, att vi lyckades ge tillbaka dess effekt till ett antibiotikum, som redan hade förlorat det genom utveckling av resistens hos bakterierna."

"Mer specifikt, vi antar att bakterier från de nedre skikten av biofilmen omvandlas till vilande persister och knappt absorberar några ämnen utifrån. På denna stadion, de är toleranta mot de flesta antibiotika, som bara dödar självdelande bakterier. Nanopartiklarna transporterar antibiotikan mer eller mindre mot sin vilja till den inre delen av cellen, där de kan utveckla sin påverkan, ", tillägger forskaren Mathias Pletz.

Dessutom, forskargruppen från Jena var tvungen att förbereda nanopartiklarna för inandningen. För vid 200 nanometer är partikeln för liten för att komma in i de djupare luftvägarna. "Andningssystemet filtrerar bort partiklar som är för stora och de som är för små, Dagmar Fischer förklarar. Vi har ett föredraget fönster på mellan en och fem mikrometer." Jena-forskarna har också lovande idéer för att lösa detta problem.

Forskarna från Jena är vid denna tidpunkt redan övertygade om att ha hittat en mycket lovande metod för att bekämpa luftvägsinfektioner hos patienter med mukoviscidos. På så sätt kan de kanske bidra till en högre förväntad livslängd för de drabbade. "Vi kunde visa att nanopartikelbeläggningen förbättrar effekten av antibiotika mot biofilm med en faktor 1, 000, " säger Fischer.