Intelligente Hydrogel-Bandage

DMZ – FORSCHUNG ¦ Patricia Jungo ¦                              

Forscher:innen der Brown University (USA) ist es gelungen, ein neues Material zu entwickeln, das die Fähigkeit hat, bei Kontakt mit pathogenen Bakterien Medikamente wie Antibiotika freizusetzen. Dieses neu entwickelte Hydrogel könnte, in eine Bandage integriert, bei beginnenden Infektionen ganz von selbst Antibiotika freigeben.

Die Verwendung von Antibiotika in der Tierzucht sowie vor allem der übermässige Einsatz der Medikamente in der Humanmedizin sind die Hauptgründe für die Entwicklung von Multiresistenzen. Zu oft werden Antibiotika einfach prophylaktisch verordnet, obwohl keine bakterielle Infektion nachgewiesen ist. Nun haben die Forscher:innen der Brown University ein smartes Material entwickelt, welches die Medikamente nur bei wirklichem Bedarf freisetzt. In das aus einem Netzwerk verschiedener Polymere bestehende Hydrogel können verschiedene Nanopartikel eingelagert werden. Kommt es zum Kontakt des Materials mit Enzymen names Batelaktamasen, löst sich dieses langsam auf und gibt seine Nanopartikel-Ladung frei.

Diese Enzyme werden von vielen pathogenen Bakterien produziert. Anita Shukla, die Leiterin der Studie findet es interessant, dass Beta-Laktamasen eigentlich eine Hauptursache für Antibiotikaresistenzen sind, da sie Beta-Laktam-Antibiotika zerstören, die zu den am häufigsten verschriebenen Antibiotika gehören. Aber man habe diesen bakteriellen Abwehrmechanismus genommen und ihn gegen die Bakterien eingesetzt, führt sie weiter aus. Das Team konnte das Material bereits unter Laborbedingungen in Zellkulturen und mit Proben von Schweinehaut testen. Die Forscher:innen setzten dabei fluoreszierende Nanopartikel ein. Dies erlaubte es, das Freigeben der Partikel visuell zu überprüfen. Wie vorgesehen reagierte dann das Hydrogel und setzte in der Tat beim Kontakt mit Bakterien, die Betalaktamasen produzieren, die Nanopartikel frei.

Die Struktur des Gels wurde indes von anderen Enzymen nicht beeinflusst. Dem Team gelang es so aufzuzeigen, dass dank seiner Technologie, selektiv bei Kontakt mit pathogenen Bakterien Wirkstoffe freigegeben werden konnten. Die Leiterin der Studie betonte, man hätte ein von Bakterien ausgelöstes, intelligentes System zu Medikamentenverabreichung entwickelt. Die Hypothese des Teams sei, dass Technologien wie diese, die die für eine wirksame Behandlung erforderliche Medikamentenmenge reduzieren, auch die Nebenwirkungen und das Resistenzpotenzial verringern könnten. Mit ähnlich agierenden Hydrogels wurden bereits Tests im Kampf gegen Krebs durchgeführt, wobei diese Varianten als Reaktion auf den pH-Gehalt und die Temperaturen in der Nähe von Tumoren krebsbekämpfende Medikamente freisetzen. Das entwickelte Hydrogel kann laut Team der Brown University in Verbänden eingesetzt werden, welche dann bei Kontakt mit pathogenen Bakterien, also noch bevor eine Infektion einsetzt, Antibiotika freigeben. So würde in vielen Fällen die prophylaktische Verabreichung von Antibiotika wegfallen.

Quelle:

±www.trendsderzukunft.de±