Medizin: Intelligente Hydrogel-Bandage setzt bei Kontakt mit Bakterien Antibiotika frei

Forscher:innen der Brown University haben ein neues Material entwickelt, das bei Kontakt mit pathogenen Bakterien Medikamente wie etwa Antibiotika freisetzen kann. In eine Bandage integriert könnte das neu entwickelte Hydrogel so bei beginnenden Infektionen von selbst Antibiotika freisetzen.

Das Hydrogel reagiert auf den Kontakt mit pathogenen Bakterien und gibt von selbst Antibiotika frei.

Hydrogel aus Polymer-Netzwerk

Neben der Verwendung von Antibiotika in der Tierzucht ist der übermäßige Einsatz der Medikamente in der Humanmedizin eine der treibenden Kräfte hinter der Entwicklung von Multiresistenzen. Oft werden Antibiotika prophylaktisch verschrieben, ohne dass eine bakterielle Infektion nachgewiesen ist. Die Forscher:innen der Brown University haben ein smartes Material entwickelt, das die Medikamente nur dann freigibt, wenn sie auch benötigt werden.

Das Hydrogel besteht aus einem Netzwerk verschiedener Polymere, in das verschiedene Nanopartikel eingelagert werden können. Wenn das Material mit Enzymen namens Batelaktamasen in Kontakt kommt, beginnt es sich aufzulösen und gibt seine Nanopartikel-Ladung frei. Es handelt sich bei Betalaktamasen um Enzyme, die von vielen pathogenen Bakterien produziert werden.

Erste Tests verliefen erfolgreich

„What’s interesting is that beta-lactamases are actually a major cause of antibiotic resistance as they destroy beta-lactam antibiotics, which are some of our most commonly prescribed antibiotics. But we’ve taken this bacterial defense mechanism and used it against the bacteria“, so Anita Shukla, die die Studie leitete.

Das Team hat das Material bereits unter Laborbedingungen in Zellkulturen und mit Proben von Schweinehaut getestet. Dabei setzten die Forscher:innen fluoreszierende Nanopartikel ein, sodass das Freigeben der Partikel visuell überprüfbar war. Das Hydrogel reagierte wie vorgesehen und gab bei Kontakt mit Bakterien, die Betalaktamasen produzieren, die Nanopartikel frei. Andere Enzyme beeinflussten die Struktur des Gels indes nicht. So zeigte das Team, dass seine Technologie in der Lage ist, selektiv bei Kontakt mit pathogenen Bakterien Wirkstoffe freizugeben.

„We’ve developed a bacteria-triggered, smart drug-delivery system. Our hypothesis is that technologies like this, which reduce the amount of drug that’s required for effective treatment, can also reduce both side effects and the potential for resistance“, so Shukla.

Ähnlich agierende Hydrogels wurden als Mittel gegen Krebs getestet. Diese Varianten geben als Reaktion auf den pH-Gehalt und die Temperaturen in der Nähe von Tumoren krebsbekämpfende Medikamente frei. Das Team der Brown University geht davon aus, dass das entwickelte Hydrogel in Verbänden zum Einsatz kommen kann. Diese würden dann bei Kontakt mit pathogenen Bakterien, also noch vor einer beginnenden Infektion, Antibiotika freigeben. Auf diese Weise könnte in vielen Fällen auf die prophylaktische Gabe von Antibiotika verzichtet werden.

via Brown University