Per la resistenza agli antibiotici, trattare la fibrosi cistica con nanoparticelle

Fibrosi cistica: superare la resistenza agli antibiotici da parte delle nanoparticelle

La fibrosi cistica è una malattia metabolica congenita. Solo in Germania, circa 8.000 persone soffrono di malattie incurabili, in particolare bambini e giovani adulti. Le infezioni delle vie respiratorie sono tra le sequele più comuni. I ricercatori sono ora riusciti a sviluppare un metodo per trattare le infezioni respiratorie spesso mortali. L'attenzione si concentra sulle nanoparticelle che meglio portano gli antibiotici a destinazione.

Circa 8.000 pazienti con fibrosi cistica in Germania

Secondo gli esperti di salute, in questo paese vivono fino a 8.000 pazienti con fibrosi cistica. Circa uno su ogni 3.300 bambini è nato in Germania ogni anno con la malattia metabolica precedentemente incurabile. La diagnosi precoce e la terapia precoce possono aiutare a migliorare significativamente la qualità della vita e l'aspettativa di vita dei pazienti con fibrosi cistica. Per raggiungere questo obiettivo, lo studio della malattia metabolica è stato integrato nello screening neonatale. Soprattutto i bambini con fibrosi cistica possono spesso essere trattati bene. Medici e farmacisti dell'Università di Jena combattono la fibrosi cistica con le nanoparticelle.

I ricercatori sono riusciti a sviluppare un modo efficace per trattare le infezioni respiratorie spesso mortali di cui soffrono le persone affette da fibrosi cistica. L'attenzione si concentra sulle nanoparticelle che meglio portano gli antibiotici a destinazione. (Immagine: Zerbor / fotolia.com)

La funzione autopulente del polmone è disturbata

Nella fibrosi cistica (chiamata anche fibrosi cistica, CF), una proteina canale sulla superficie cellulare è disturbata da mutazioni.

Questo riduce il contenuto d'acqua di varie secrezioni nel corpo - crea un muco duro, riporta l'Università di Friedrich Schiller Jena in un messaggio che è stato pubblicato dall'Information Service Science (idw).

La disfunzione degli organi interni è il risultato. Inoltre, il muco imposta le vie respiratorie. Questo non solo disturba la funzione autopulente dei polmoni, ma colonizza anche il muco con i batteri.

Di conseguenza, si verificano infezioni croniche. Il polmone è gravemente danneggiato, il che spesso porta alla morte del paziente o richiede un trapianto.

L'aspettativa di vita media dei malati oggi è di circa 40 anni grazie ai progressi della medicina.

Una parte importante di questo è dovuta a trattamenti a lungo termine con antibiotici per via inalatoria, che non impediscono la colonizzazione batterica ma almeno lo tengono sotto controllo per un periodo di tempo più lungo.

Tuttavia, i batteri si difendono dallo sviluppo della resistenza e dalla formazione dei cosiddetti biofilm dentro e sotto lo strato di muco, che proteggono i batteri nelle file inferiori come uno scudo protettivo.

Modo complicato per i patogeni

I ricercatori della Friedrich Schiller University Jena sono ora riusciti a sviluppare un metodo molto più efficace per il trattamento delle infezioni respiratorie spesso mortali. L'attenzione si concentra sulle nanoparticelle che meglio portano gli antibiotici a destinazione.

"Di norma, i farmaci entrano nell'organismo attraverso l'inalazione e poi ricollocano un percorso complicato verso i patogeni, dove molti sono rimasti indietro", spiega il prof. Dott. Med. Dagmar Fischer del Dipartimento di Tecnologia Farmaceutica dell'Università di Jena, che insieme al suo collega Prof. Dr. med. Mathias Pletz del Centro per la medicina d'infezione e l'igiene ospedaliera all'ospedale universitario di Jena.

Le particelle di droga devono prima avere una certa dimensione per entrare nelle vie respiratorie più profonde e non prima di strapparle da qualche parte.

Infine, devono penetrare sia lo spesso strato di muco sul tratto respiratorio che gli strati inferiori di biofilm batterico.

Le nanoparticelle raggiungono la loro destinazione più facilmente

Per superare la resistenza concentrata, i ricercatori hanno incapsulato i principi attivi, come la tobramicina antibiotica, in un polimero di poliestere.

Hanno testato le nanoparticelle risultanti in laboratorio, dove avevano precedentemente simulato la situazione polmonare esistente - sia nello stato statico che in quello dinamico, cioè con movimenti di flusso simulati.

A tale scopo, il gruppo di Pletz ha sviluppato nuovi sistemi di test che possono rappresentare meglio la situazione nei polmoni.

Gli scienziati hanno scoperto che le loro nanoparticelle attraverso la rete spugnosa dello strato di muco sono più facili rispetto alla droga pura e alla fine uccidono facilmente i patogeni.

Un involucro applicato in aggiunta di polietilenglicole lo rende anche quasi invisibile al sistema immunitario. "Tutti i materiali del nanocarrier sono anche biocompatibili, biodegradabili, non tossici e quindi innocui per l'uomo", informa Fischer.

Dare un antibiotico al suo effetto

Gli scienziati di Jena non sanno esattamente perché le loro nanoparticelle combattono i batteri in modo molto più efficace. Ma vogliono finalmente scoprirlo nel prossimo anno.

"Abbiamo due presupposti: o il metodo di trasporto molto più efficiente promuove una sostanza attiva significativamente più attiva per l'infezione o le nanoparticelle superano un meccanismo di difesa che il batterio ha sviluppato contro l'antibiotico", ha detto il farmacista Jena.

"Quest'ultimo significherebbe che siamo stati in grado di utilizzare una nanoparticella per ripristinare l'effetto di un antibiotico che aveva effettivamente perso con la formazione di resistenza dei batteri".

"In particolare, sospettiamo che i batteri degli strati inferiori del biofilm cadano in una sorta di rigidità invernale e assorbano pochissime sostanze dall'esterno. In questa fase, sono invulnerabili alla maggior parte degli antibiotici che uccidono solo i batteri che si dividono. Le nanoparticelle trasportano gli antibiotici quasi contro la volontà dei batteri all'interno della cellula, dove possono dispiegare il loro effetto ", aggiunge Mathias Pletz.

Combattere le infezioni respiratorie più efficacemente nei pazienti con fibrosi cistica

Inoltre, il team di ricerca Jena deve ancora preparare le nanoparticelle per l'inalazione. Perché a 200 nanometri, la particella è troppo piccola per raggiungere il tratto respiratorio più profondo.

"L'apparato respiratorio filtra le particelle che sono troppo grandi o troppo piccole", spiega Fischer. "Abbiamo quindi una finestra preferita tra uno e cinque micron." Anche per questo problema, i ricercatori Jena hanno già idee promettenti per le soluzioni.

Sulla base dei risultati di ricerca disponibili al momento, il team di ricerca Jena è convinto di aver trovato un metodo estremamente promettente per combattere in modo più efficace le infezioni respiratorie nei pazienti con fibrosi cistica e quindi contribuire potenzialmente ad una maggiore aspettativa di vita per i pazienti.

"Siamo stati in grado di dimostrare che la confezione di nanoparticelle aumenta l'efficacia degli antibiotici contro i biofilm di un fattore di 1.000", afferma lo scienziato infetto. (Ad)