Es ist „Licht aus“ für antibiotikaresistente Superbugs, da die lichtaktivierte Nanotechnologie der nächsten Generation beweist, dass sie einige der berüchtigtsten und potenziell tödlichsten Bakterien der Welt ausrotten kann.
Entwickelt von der University of South Australia und veröffentlicht in Pharmaziekann die neue Lichttherapie antibiotikaresistente Superbugs Golden Staphylokokken und Pseudomonas aeruginosa um das 500.000-fache bzw. 100.000-fache eliminieren.
Goldener Staphylokokken (Staphylococcus aureus) und Pseudomonas aeruginosa gehören zu den tödlichsten Superbugs der Welt. Weltweit sterben etwa 1,27 Millionen Menschen an den Folgen antibiotikaresistenter Bakterien.
Der leitende Forscher, Dr. Muhammed Awad von der UniSA, sagt, dass die neue Lichttherapie für Millionen von Menschen weltweit ein Wendepunkt sein wird.
„Goldenes Staphylokokken und Pseudomonas aeruginosa sind beide hochgradig übertragbare Bakterien, die häufig auf der Haut von Menschen zu finden sind. Aber wenn sie ins Blut gelangen, können sie zu Sepsis oder sogar zum Tod führen“, sagt Dr. Awad.
„Patienten in Krankenhäusern – insbesondere solche mit Wunden oder Kathetern oder Patienten mit Beatmungsgeräten – haben ein höheres Risiko, sich mit diesen Bakterien zu infizieren, und obwohl Antibiotika helfen können, hat ihr umfassender Einsatz zu Wellen von mikrobieller Resistenz geführt, was sie oft unwirksam macht.
„Unsere photodynamische Technologie funktioniert anders und nutzt die Energie des Lichts, um hochreaktive Sauerstoffmoleküle zu erzeugen, die mikrobielle Zellen auslöschen und tödliche Bakterien abtöten, ohne menschliche Zellen zu schädigen.“
Die Forscher testeten die antimikrobielle photodynamische Therapie bei widerspenstigen bakteriellen Infektionen, die durch antibiotikaresistente Stämme von Golden Staphylokokken und Pseudomonas aeruginosa verursacht wurden.
Der leitende Forscher, Professor Clive Prestidge von UniSA, sagt, dass die Technologie einige entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Antibiotika und anderen Lichttherapien hat.
„Die neue Therapie wird in einem Öl hergestellt, das als Lotion auf eine Wunde aufgetragen wird. Wenn Laserlicht auf die Lotion aufgetragen wird, erzeugt es reaktive Sauerstoffspezies, die als Alternative zu herkömmlichen Antibiotika wirken“, sagt Prof. Prestidge.
„Gegenwärtige photoaktive Verbindungen leiden auch unter einer schlechten Wasserlöslichkeit, was bedeutet, dass sie nur eine begrenzte klinische Anwendung haben.
„Unser Ansatz verwendet Lipide in Lebensmittelqualität, um Nanoträger für die photoaktive Verbindung zu konstruieren, die ihre Löslichkeit und antibakterielle Wirksamkeit weit über die einer unformulierten Verbindung hinaus verbessert.
„Diese Moleküle zielen auf mehrere Bakterienzellen gleichzeitig ab und verhindern, dass Bakterien sich anpassen und resistent werden. Es ist also eine weitaus effektivere und robustere Behandlung.
„Wichtig ist, dass die am Wundheilungsprozess beteiligten menschlichen Hautzellen eine verbesserte Lebensfähigkeit zeigten, während die antibiotikaresistenten Bakterien vollständig ausgerottet wurden.“
Die Folgen der Nichtverwaltung von Superbugs sind hoch. Schon jetzt kosten antibiotikaresistente Mikroben der Weltwirtschaft jedes Jahr Millionen von Menschenleben und Billionen von Dollar.
„Diese Technologie ist sehr vielversprechend und zieht weltweit die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf sich“, sagt Prof. Prestidge.
„Der nächste Schritt besteht darin, mit klinischen Studien zu beginnen und diese Technologie so weiterzuentwickeln, dass sie in Kliniken verfügbar ist.
Mehr Informationen:
Muhammed Awad et al, Gallium Protoporphyrin Liquid Crystalline Lipid Nanoparticles: A Third-Generation Photosensibilisator against Pseudomonas aeruginosa Biofilms, Pharmazie (2022). DOI: 10.3390/pharmaceutics14102124
Muhammed Awad et al, Flüssigkristalline Lipid-Nanopartikel fördern die photodynamische Aktivität von Gallium-Protoporphyrin gegen S. aureus-Biofilme, Zeitschrift für Photochemie und Photobiologie B: Biologie (2022). DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2022.112474
Muhammed Awad et al, Nanomaterialien, die die klinische Umsetzung der antimikrobiellen photodynamischen Therapie ermöglichen, Zeitschrift für kontrollierte Freisetzung (2022). DOI: 10.1016/j.jconrel.2022.04.035