Antibiotikaresistenzen mit Nanopartikeln aushebeln

Um diese geballte Gegenwehr zu überwinden, bauten die Wissenschaftler die Wirkstoffe, wie etwa das Antibiotikum Tobramycin, in ein Polyesterpolymer ein. Die daraus entstandenen Nanopartikel testeten sie im Labor. Hierzu hatte die Arbeitsgruppe von Mathias Pletz vom Zentrum für Infektionsmedizin und Krankenhaushygiene am Uniklinikum Jena eigens neue Testsysteme entwickelt, die die Situation in der Lunge besser darstellen. Pletz und Fischer haben das Forschungsprojekt gemeinsam geleitet. Bei ihren Versuchen stellten die Wissenschaftler fest, dass ihre Nanopartikel das schwammähnliche Netz der Schleimschicht leichter durchdringen konnten als der reine Wirkstoff und dass sie die Erreger schließlich problemlos abtöteten. „Wir konnten zeigen, dass die Nanopartikelverpackung die Wirksamkeit der Antibiotika gegen Biofilme um das 1.000fache steigert“, berichtet der  Infektiologe Pletz. Eine zusätzlich aufgetragene Hülle aus Polyethylenglykol soll sie außerdem nahezu unsichtbar für das Immunsystem machen. „Alle Materialien des Nanoträgers sind biokompatibel, biologisch abbaubar, nicht toxisch und somit ungefährlich für den Menschen“, ergänzt Fischer. 

Die „Winterstarre“ der Bakterien überwinden

Warum die Nanopartikel die Bakterien so viel wirkungsvoller bekämpfen, wissen die Jenaer Wissenschaftler noch nicht genau, aber sie hegen zwei Vermutungen. „Entweder befördert die viel effizientere Transportmethode deutlich mehr Wirkstoff zum Infektionsherd“, mutmaßt die pharmazeutische Technologin Fischer, „oder sie überwindet einen Abwehrmechanismus, den die Bakterien gegen das Antibiotikum entwickelt haben.“ Die Forscher stellen sich vor, dass die Bakterien in den unteren Schichten des Biofilms in eine Art Winterstarre verfallen könnten. In diesem Stadium seien sie für die meisten Antibiotika, die ausschließlich sich teilende Bakterien abtöten, unangreifbar. „Die Nanopartikel transportieren die Antibiotika dann quasi gegen den Willen der Bakterien ins Zellinnere, wo sie ihre Wirkung entfalten können“, fügt Pletz an. Das würde bedeuten, dass die Resistenzentwicklung der Bakterien eventuell mit Hilfe der Nanopartikel aufgehoben werden könnte.

Hieraus könnte sich für Mukiviszidosekranke in Zukunft eine neue effektivere antibiotische Wirkform entwickeln lassen, aber bis dahin sind laut Fischer und Petz noch einige technologische Hürden zu nehmen.