Environ un sur 3, 300 enfants en Allemagne naissent avec une mucoviscidose. Une caractéristique de cette maladie est qu'un canal d'albumine à la surface cellulaire est perturbé par des mutations. Ainsi, la quantité d'eau des différentes sécrétions dans le corps est réduite, ce qui crée un mucus dur. En conséquence, dysfonctionnement des organes internes. De plus, le mucus bloque les voies respiratoires. Ainsi, la fonction d'autorégulation du poumon est perturbée, le mucus est colonisé par des bactéries et des infections chroniques s'ensuivent.

Le poumon est tellement endommagé que les patients meurent souvent ou doivent subir une transplantation pulmonaire. L'espérance de vie moyenne d'un patient est aujourd'hui d'environ 40 ans. Cela est dû aux progrès de la médecine. Le traitement permanent par antibiotiques inhalés y joue un rôle considérable. Le traitement ne peut éviter complètement la colonisation par les bactéries, mais il peut le garder sous contrôle pendant une plus longue période de temps. Cependant, les bactéries se défendent avec un développement de résistance et avec la croissance de soi-disant biofilms sous la couche de mucus, qui bloquent principalement les bactéries dans les rangées inférieures comme un bouclier protecteur.

Scientifiques de l'Université Friedrich Schiller d'Iéna, Allemagne, a réussi à développer une méthode beaucoup plus efficace pour traiter les infections des voies respiratoires souvent mortelles. Les nanoparticules qui transportent les antibiotiques plus efficacement jusqu'à leur destination sont cruciales. "Typiquement, les médicaments sont appliqués par inhalation dans le corps. Ensuite, ils se frayent un chemin compliqué à travers le corps jusqu'aux agents pathogènes et beaucoup d'entre eux ne parviennent pas à destination, " déclare le professeur Dagmar Fischer de la chaire de technologie pharmaceutique à l'Université d'Iéna.

Les particules actives doivent avoir une certaine taille pour pouvoir atteindre les voies respiratoires plus profondes et ne pas rebondir ailleurs auparavant. Finalement, ils doivent pénétrer l'épaisse couche de mucus des voies respiratoires ainsi que les couches inférieures du biofilm bactérien. Pour surmonter la forte défense, les chercheurs ont encapsulé les agents actifs, comme l'antibiotique Tobramycine, dans un polymère polyester. Ainsi, ils ont créé une nanoparticule, qu'ils ont ensuite testés en laboratoire. Le groupe de recherche de Pletz avait développé de nouveaux systèmes de test pour imiter la situation du poumon CF chroniquement infecté. Les scientifiques ont découvert que leur nanoparticule se déplace plus facilement à travers le filet spongieux de la couche de mucus et est enfin capable de tuer les agents pathogènes sans aucun problème. De plus, un revêtement supplémentaire de polyéthylèneglycol le rend presque invisible pour le système immunitaire. "Tous les matériaux d'un nanosupport sont biocompatibles, biodégradable, non toxique et donc non dangereux pour l'homme, ", dit le chercheur.

Cependant, les scientifiques d'Iéna ne savent pas encore exactement pourquoi leur nanoparticule combat les bactéries de manière tellement plus efficace. Mais ils demandent des éclaircissements dans l'année à venir. « Nous avons deux hypothèses :soit la méthode de transport beaucoup plus efficace fait avancer des quantités significativement plus importantes d'ingrédients actifs vers le centre de l'infection, ou la nanoparticule contourne un mécanisme de défense que la bactérie a développé contre l'antibiotique, " Fischer explique. " Cela signifierait, que nous avons réussi à redonner son impact à un antibiotique, qui l'avait déjà perdu par un développement de résistance de la bactérie."

"Plus précisement, nous supposons que les bactéries des couches inférieures du biofilm se transforment en persistants dormants et n'absorbent pratiquement aucune substance de l'extérieur. Dans ce stade, ils sont tolérants à la plupart des antibiotiques, qui ne tuent que les bactéries qui s'auto-divisent. Les nanoparticules transportent les antibiotiques plus ou moins contre leur gré vers la partie interne de la cellule, où ils peuvent déployer leur impact, », ajoute le chercheur Mathias Pletz.

En outre, l'équipe de recherche d'Iéna a dû préparer les nanoparticules pour l'inhalation. Parce qu'à 200 nanomètres, la particule est trop petite pour pénétrer dans les voies respiratoires plus profondes. "Le système respiratoire filtre les particules trop grosses comme celles trop petites, " explique Dagmar Fischer. " Alors, nous nous retrouvons avec une fenêtre préférée comprise entre un et cinq micromètres. » Les chercheurs d'Iéna ont également des idées prometteuses pour résoudre ce problème.

Les scientifiques d'Iéna sont à ce stade déjà convaincus d'avoir trouvé une méthode très prometteuse pour lutter contre les infections respiratoires des patients atteints de mucoviscidose. Ainsi, ils peuvent contribuer à augmenter l'espérance de vie des personnes touchées. "Nous avons pu montrer que le revêtement de nanoparticules améliore l'impact des antibiotiques contre le biofilm d'un facteur 1, 000, " dit Fischer.