Abstrakt

Infektionskrankheiten 2015: Auf Nanotechnologie basierende Strategien zur Verabreichung antimikrobieller Peptide zur Behandlung von Infektionskrankheiten - Groo Anne-Claire - Universität Angers

 Groo Anne-Claire 1 , Matougui Nada 1 , Umerska Anita 1 , Håkansson Joakim 2 , Cassissa Viviane 3 , Bysell Helena 4 , Joly Guillou Marie-Laure 3 und Saulnier Patrick 1, 3 

Aufgrund des zunehmenden Problems der Resistenz gegen herkömmliche Antibiotika haben antimikrobielle Peptide (AMPs) ein enormes Potenzial als neue Therapeutika gegen Infektionskrankheiten, da sie aufgrund ihrer schnellen und unspezifischen Wirkmechanismen weniger anfällig für Resistenzen sind. Die auf Nanotechnologie basierenden Verabreichungsstrategien haben das Potenzial, die Effizienz und Stabilität von AMPs in der klinischen Entwicklung zu verbessern. Darüber hinaus waren Nanoträger besonders vielversprechend für die Peptidverabreichung, kontrollierte Freisetzungsstrategien und Technologien gegen den proteolytischen Abbau von Peptiden. Polymyxin B ist ein bekanntes antimikrobielles Peptid und wurde in unserer Studie als Modellpeptid verwendet. Lipidnanokapseln (LNCs) sind eine neue Generation biomimetischer Nanoträger und wurden zur Verabreichung des Peptids verwendet. Ziel der vorliegenden Studie war die Herstellung von LNCs mit antibakterieller Aktivität. Wir haben mit Peptiden beladene umgekehrte Mizellen entwickelt und diese durch Phaseninversion in LNCs eingearbeitet. Um die antimikrobielle Aktivität zu bewerten, wurde die minimale Hemmkonzentration (MIC) über eine Mikroverdünnungsmethode in Brühe bestimmt. Die Aktivität der Polymyxin B-Lösung und der mit Polymyxin B beladenen LNCs wurde gegen die folgenden gramnegativen Bakterienstämme untersucht: Pseudomonas aeruginosa (Referenzstämme), Pseudomonas aeruginosa (klinische Stämme), Escherichia coli (Referenzstämme), Acinetobacter baumannii AYE (Referenzstämme). Polymyxin B wurde mithilfe umgekehrter Mizellen effizient in LNCs eingekapselt und die antimikrobielle Aktivität blieb intakt. Die Studie zeigt, dass LNCs ein hervorragender Kandidat für die Verabreichung von AMPs sind. Nanotechnologie (oder „Nanotech“) ist die Manipulation von Materie auf atomarer, molekularer und supramolekularer Ebene. Die früheste, weit verbreitete Beschreibung der Nanotechnologie erwähnte das besondere technologische Ziel der präzisen Manipulation von Atomen und Molekülen zur Herstellung von Produkten im Makromaßstab, die heute auch als molekulare Nanotechnologie bezeichnet wird. Eine allgemeinere Beschreibung der Nanotechnologie wurde später von der National Nanotechnology Initiative entwickelt, die Nanotechnologie als Manipulation von Materie mit mindestens einer Dimension im Bereich von 1 bis 100 Nanometer definiert. Diese Definition spiegelt die Tatsache wider, dass quantenmechanische Effekte auf dieser Quantenebene wichtig sind. Später verlagerte sich die Definition von einem bestimmten technologischen Ziel zu einer Forschungskategorie, die alle Arten von Forschung und Technologien umfasst, die die besonderen Eigenschaften von Materie beeinflussen, die unterhalb einer bestimmten Größenschwelle liegen. Daher ist es üblich, den Plural „Nanotechnologien“ auch als „Nanotechnologien“ zu verwenden, um das breite Spektrum an Forschung und Anwendungen zu bezeichnen, deren gemeinsames Merkmal die Größe ist. Die nach Größe definierte Nanotechnologie ist in der Tat sehr breit gefächert und umfasst so unterschiedliche Wissenschaftsbereiche wie Oberflächenwissenschaften, Chemie, Biologie, Halbleiterphysik, Energiespeicherung, Mikrofabrikation, Molekulartechnik usw.Die damit verbundene Forschung und die Anwendungen sind ebenso vielfältig und reichen von Erweiterungen der konventionellen Gerätephysik bis hin zu völlig neuen Ansätzen auf Basis molekularer Selbstorganisation, von der Entwicklung neuer Materialien mit Abmessungen im Nanobereich bis hin zur direkten Kontrolle von Materie im atomaren Maßstab. Wissenschaftler diskutieren derzeit die langfristigen Auswirkungen der Nanotechnologie. 1960 stellten der ägyptische Ingenieur Mohamed Atalla und der koreanische Ingenieur Dawon Kahng bei Bell Labs den ersten MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) mit einer Gate-Oxiddicke von 100 nm und einer Gate-Länge von 20 µm her. 1962 stellten Atalla und Kahng einen Nanoschicht-Basismetall-Halbleiter-Übergangstransistor (M-S-Übergang) her, der 10 nm dicke Gold(Au)-Dünnfilme verwendete. Der Begriff „Nanotechnologie“ wurde erstmals 1974 von Norio Taniguchi verwendet, obwohl er damals noch nicht weithin bekannt war. Inspiriert von Feynmans Konzepten verwendete K. Eric Drexler den Begriff „Nanotechnologie“ in seinem 1986 erschienenen Buch Engines of Creation: the approaching Era of Nanotechnology, in dem er die Idee eines nanoskaligen „Assemblers“ vorschlug, der in der Lage wäre, eine Kopie von sich selbst und anderen Objekten beliebiger Komplexität mit atomarer Kontrolle zu bauen. Ebenfalls 1986 war Drexler Mitbegründer des Foresight Institute (mit dem er nicht verbunden ist), um die öffentliche Wahrnehmung und das Verständnis für Konzepte und Auswirkungen der Nanotechnologie zu erhöhen. Die Entstehung der Nanotechnologie als Fachgebiet in den 1980er Jahren erfolgte durch die Konvergenz von Drexlers theoretischer und öffentlicher Arbeit, die einen konzeptionellen Rahmen für die Nanotechnologie entwickelte und populär machte, und hochkarätigen experimentellen Fortschritten, die die Aufmerksamkeit noch weiter auf die Möglichkeiten der atomaren Kontrolle von Materie lenkten. Seit dem Popularitätsschub in den 1980er Jahren beschäftigte sich die Nanotechnologie hauptsächlich mit der Untersuchung verschiedener Ansätze zur Herstellung mechanischer Geräte aus einer kleinen Anzahl von Atomen. In den 1980er Jahren führten zwei große Durchbrüche zur Entwicklung der Nanotechnologie in der Ära. 1987 leitete Bijan Davari ein IBM-Forschungsteam, das den ersten MOSFET mit einer Gate-Oxiddicke von 10 nm unter Verwendung der Wolfram-Gate-Technologie vorstellte. Multi-Gate-MOSFETs ermöglichten eine Skalierung auf unter 20 nm Gate-Länge, beginnend mit dem FinFET (Fin Field-Effect Transistor), einem dreidimensionalen, nicht-planaren Doppel-Gate-MOSFET. Der FinFET stammt aus der Forschung von Digh Hisamoto im Hitachi Central Lab im Jahr 1989. An der UC Berkeley wurden FinFET-Geräte von einer Gruppe hergestellt, die aus Hisamoto und Chenming Hu von TSMC sowie anderen internationalen Forschern bestand, darunter Tsu-Jae King Liu, Jeffrey Bokor, Hideki Takeuchi, K. Asano, Jakub Kedziersk, Xuejue Huang, Leland Chang, Nick Lindert, Shibly Ahmed und Cyrus Tabery. Das Team fertigte 1998 FinFET-Geräte bis hinunter zu einem 17-nm-Prozess, dann 2001 bis hin zu 15 nm. Im Jahr 2002 fertigte ein Team, bestehend aus Yu, Chang, Ahmed, Hu, Liu, Bokor und Tabery, ein 10-nm-FinFET-Gerät. In den frühen 2000er Jahrender Sektor erlangte zunehmende wissenschaftliche, politische und kommerzielle Aufmerksamkeit, die sowohl zu Kontroversen als auch zu Fortschritten führte. Es kam zu Kontroversen bezüglich der Definitionen und möglichen Auswirkungen der Nanotechnologien, wie der Bericht der Royal Society zur Nanotechnologie veranschaulicht. Es wurden Einwände gegen die Durchführbarkeit der von den Befürwortern der molekularen Nanotechnologie ins Auge gefassten Anwendungen erhoben, die in einer Debatte zwischen Drexler und Smalley in den Jahren 2001 und 2003 gipfelten. Biografie Groo Anne-Claire studierte Pharmazie an der Universität Reims in Frankreich und anschließend Formulierung kolloidaler Systeme an der Universität Paris XI in Frankreich. Sie erhielt 2013 ihren Doktortitel in Pharmazeutischen Wissenschaften von der Universität Angers in Frankreich, mit Spezialisierung auf die Optimierung von Nanoträgern für die orale Verabreichung. Ihre Hauptforschungsinteressen während ihrer Doktorarbeit sind die Entwicklung und Bewertung von Nanopartikeln von Krebsmedikamenten, für die Durchdringung der Schleimschicht und zur Verbesserung der oralen Bioverfügbarkeit. Sie ist Postdoktorandin und entwickelt Nanoträger für gekapselte antimikrobielle Peptide zur Behandlung bakterieller Infektionskrankheiten. ac.g@hotmail.fr