Circa uno su 3, 300 bambini in Germania nascono con mucoviscidosi. Una caratteristica di questa malattia è che l'albume di un canale sulla superficie cellulare è disturbato dalle mutazioni. Così, la quantità di acqua delle diverse secrezioni nel corpo è ridotta, che crea un muco duro. Come conseguenza, malfunzionamento degli organi interni. Inoltre, il muco blocca le vie aeree. Così, la funzione di autoregolazione del polmone è disturbata, il muco viene colonizzato da batteri e ne conseguono infezioni croniche.

Il polmone è così gravemente danneggiato che i pazienti spesso muoiono o necessitano di un trapianto di polmone. L'aspettativa di vita media di un paziente oggi è di circa 40 anni. Ciò è dovuto al progresso medico. Il trattamento permanente con antibiotici per via inalatoria svolge un ruolo considerevole in questo. Il trattamento non può evitare completamente la colonizzazione da parte dei batteri, ma può tenerlo sotto controllo per un periodo di tempo più lungo. Però, i batteri si difendono con uno sviluppo di resistenza e con la crescita dei cosiddetti biofilm sotto lo strato di muco, che bloccano principalmente i batteri nelle file inferiori come uno scudo protettivo.

Scienziati dell'Università Friedrich Schiller di Jena, Germania, è riuscito a sviluppare un metodo molto più efficiente per trattare le infezioni delle vie aeree spesso letali. Le nanoparticelle che trasportano gli antibiotici in modo più efficiente alla loro destinazione sono cruciali. "Tipicamente, i farmaci vengono applicati per inalazione nel corpo. Quindi fanno un percorso complicato attraverso il corpo verso gli agenti patogeni e molti di loro non arrivano a destinazione, " afferma il Prof. Dr Dagmar Fischer della cattedra di Tecnologia Farmaceutica presso l'Università di Jena.

Le particelle attive devono avere una certa dimensione per poter raggiungere le vie aeree più profonde e non rimbalzare da qualche altra parte prima. In definitiva, devono penetrare nello spesso strato di muco sulle vie aeree e negli strati inferiori del biofilm batterico. Per superare la forte difesa, i ricercatori hanno incapsulato gli agenti attivi, come l'antibiotico Tobramicina, in un polimero di poliestere. Così, hanno creato una nanoparticella, che hanno poi testato in laboratorio. Il gruppo di ricerca di Pletz aveva sviluppato nuovi sistemi di test per imitare la situazione del polmone CF cronicamente infetto. Gli scienziati hanno scoperto che la loro nanoparticella viaggia più facilmente attraverso la rete spugnosa dello strato di muco ed è finalmente in grado di uccidere i patogeni senza problemi. Inoltre, un rivestimento aggiuntivo di polietilenglicole lo rende quasi invisibile per il sistema immunitario. "Tutti i materiali di un nanocarrier sono biocompatibili, biodegradabile, non tossico e quindi non pericoloso per l'uomo, "dice il ricercatore.

Però, gli scienziati di Jena non sanno ancora esattamente perché la loro nanoparticella combatte i batteri in modo molto più efficiente. Ma cercano chiarimenti nell'anno a venire. "Abbiamo due ipotesi:o il metodo di trasporto molto più efficiente fa avanzare quantità significativamente maggiori di principi attivi al centro dell'infezione, o la nanoparticella elude un meccanismo di difesa che il batterio ha sviluppato contro l'antibiotico, "Spiega Fischer. "Questo significherebbe, che siamo riusciti a restituire il suo effetto a un antibiotico, che l'aveva già perso a causa di uno sviluppo di resistenza dei batteri."

"Più specificamente, assumiamo che i batteri degli strati inferiori del biofilm si trasformino in persistenti dormienti e assorbano difficilmente sostanze dall'esterno. In questo stadio, sono tolleranti alla maggior parte degli antibiotici, che uccidono solo i batteri che si dividono da soli. Le nanoparticelle trasportano gli antibiotici più o meno contro la loro volontà nella parte interna della cellula, dove possono dispiegare il loro impatto, " aggiunge il ricercatore Mathias Pletz.

Inoltre, il team di ricerca di Jena ha dovuto preparare le nanoparticelle per l'inalazione. Perché a 200 nanometri la particella è troppo piccola per entrare nelle vie aeree più profonde. "Il sistema di respirazione filtra sia le particelle troppo grandi che quelle troppo piccole, "Spiega Dagmar Fischer. "Quindi, ci rimane una finestra preferita tra uno e cinque micrometri." I ricercatori di Jena hanno anche idee promettenti per risolvere questo problema.

Gli scienziati di Jena sono ormai convinti di aver trovato un metodo molto promettente per combattere le infezioni respiratorie dei pazienti con mucoviscidosi. Pertanto, potrebbero essere in grado di contribuire a una maggiore aspettativa di vita delle persone colpite. "Siamo stati in grado di dimostrare che il rivestimento di nanoparticelle migliora l'impatto degli antibiotici contro il biofilm di un fattore 1, 000, "dice Fischer.