Vil bruke nanomedisin for å løse antibiotikakrisen

Infeksjoner som ikke lar seg behandle på grunn av resistens er en stor samfunnsutfordring. 

Vanlige infeksjoner som lungebetennelse kan bli vanskelige eller til og med umulige å behandle, og studier viser at antall dødsfall på grunn av antibiotikaresistens vil øke drastisk fram mot 2050. 

– En kamp mot klokka  

– Det er en kamp mot klokka for å finne nye effektive antibiotika. Bakteriene har utviklet en toleranse mot mye av den antibiotikaen vi har tilgjengelig i dag, sier Nguyen.

– Så raskt som bakteriene utvikler resistens er det et stort behov for å lage nye antibiotika som det er vanskelig for bakteriene å bli resistente mot. 

Forskeren har spesialisert seg på hvordan nanoteknologi kan brukes for å sette sammen medisiner på en bedre måte (se faktaboks).
 

Bakteriosiner – en ny type antibiotika 

Sammen med flere OsloMet-forskere og studenter i prosjektet Smart utvikling av nano-antibiotika undersøker Nguyen hvordan nanoteknologi kan gjøre det mulig å ta i bruk såkalte bakteriosiner som antibiotika. 

Bakteriosinene er små peptider, eller korte kjeder av aminosyrer, som har vist seg å være effektive for å drepe antibiotika-resistente bakterier i laboratoriet, selv i svært små mengder. 

Sanko Nguyen har spesialisert seg på hvordan nanoteknologi kan brukes for å sette sammen medisiner på en bedre måte. Foto: Pål Arne Kvalnes

– Hvis vi kan redusere dosen, altså den mengden vi tilsetter, men få samme effekt, så trenger vi ikke å bruke så mye antibiotika, sier Nguyen. 

Problemet er at bakteriosinene også brytes lett ned, noe som gjør det vanskelig å bruke dem som legemidler. Det er her nanoteknologien kommer inn og gir nye muligheter. 

Bittesmå partikler gir nye egenskaper 

– Fordelen med å fremstille legemidler som nanomedisin er at de små partiklene gir legemidlet nye egenskaper. Det gjør at vi kan utnytte dem bedre og samtidig redusere bivirkninger, sier Nguyen. 

Fordelen med å fremstille legemidler som nanomedisin er at de små partiklene gir legemidlet nye egenskaper. Det gjør at vi kan utnytte dem bedre og samtidig redusere bivirkninger. – Sanko Nguyen

Selv om nanopartiklene er så små at vi ikke kan se dem, kan de beskytte legemiddelet mot nedbrytning i kroppen. Deretter kan de tas opp av kroppen og fungere som en transportør som frakter legemiddelet fram til der infeksjonen er. 

Kurerer «vannskrekk» i antibiotika

Bakteriosinene teamet til Nguyen jobber med er hydrofobe. Det betyr at de støter vannet fra seg, eller har en slags «vannskrekk». Det er et problem når de skal utvikles til et legemiddel. 

– For at kroppen skal gjøre seg nytte av legemiddelet, må det kunne løses opp i vann 

Teamet til Nguyen har derfor pakket inn antibiotikaen i nanopartikler som kurerer «vannskrekken» og beskytter stoffet mot nedbrytning i kroppen. Dermed kan det tas opp av bakteriene og drepe dem.

Sanko Nguyen og medforskerne pakket inn antibiotikaen i nanopartikler som gir stoffet nye egenskaper. Foto: Pål Arne Kvalnes

Fettboble med antibiotika dreper bakterier

Men utfordringene stopper ikke der. I kampen mot resistente bakterier er det som kalles biofilm også et stort problem. Det er et komplekst samfunn av bakterier og andre substanser som gjerne dannes i overflatesår, slik som sår etter veneflon og kateter på sykehus. 

Biofilmen legger seg utenpå bakteriene og danner et skjold som hindrer såret fra å gro og gjør det vanskelig for antibiotika å trenge inn i bakterien. 

– Det er svært vanskelig å behandle biofilm-baserte infeksjoner med antibiotika fordi de har fått økt toleranse mot disse, sier forskeren. 

Forskerne fra OsloMet oppdaget at de kan bruke fettstrukturer, liposomer, til å kapsle inn antibiotikaen. Det ser ut til å være en effektiv metode for å trenge gjennom skjoldet. 

– Vi har brukt nanoteknologi til å lage en slags fettboble med antibiotika inni. Fettstoffene har egenskaper som gjør at de kan smelte sammen med bakteriemembranen, slik at antibiotikaen trenger inn i selve bakterien. 

Tester nano-gel på grisehud

Selv om forsøkene i laben er lovende er det fortsatt et stykke igjen før det kan tas i bruk som legemiddel. 

– De fleste produkter som er basert på nanomedisin er flytende, men på overfladiske sår vil det ofte fungere bedre med en halvfast form, som krem, salve eller gel, sier Nguyen.

Forskerne har testet ut alle tre former, og så langt har gelen gitt best resultater. 

De har også gjort forsøk med den bakteriedrepende nano-gelen på infisert grisehud, men det er krevende å standardisere forsøkene på en måte som gir sikre resultater. 

Forskerne har brukt nanoteknologi til å lage en slags fettboble med antibiotika inni. Fettstoffene har egenskaper som gjør at de kan smelte sammen med bakteriemembranen, slik at det blir mulig for antibiotikaen å trenge inn i selve bakterien. Foto: Pål Arne Kvalnes

– Fettlaget i hudbitene har litt ulik tykkelse, noe som kan påvirke hvor godt gelen trekker inn. Også måten vi lager infeksjonen på huden og hvordan vi tilfører gelen kan påvirke resultatene. Det er altså fremdeles mange ting vi trenger å teste ut, men dette er veldig interessant.

Forskerne har også begynt å se på hvordan de kan bruke kunstig intelligens for å forbedre legemidlene, og dette vil de utforske videre. 

– Det krever mye data for å trene opp disse modellene, og det har vært vanskelig å få gode nok data, men dette er bare startfasen, så jeg tror det har veldig stort potensial.

Referanser

Naghavi M, et al. Global burden of bacterial antimicrobial resistance 1990–2021: a systematic analysis with forecasts to 2050 (thelancet.com). The Lancet. 2024; 404 (10459): 1199-226.

Amer et al. Phospholipid acyl chain length modulation: a strategy to enhance liposomal drug delivery of the hydrophobic bacteriocin Micrococcin P1 to biofilms (sciencedirect.com). Eur J Pharm Sci 211 (2025) 107149.

Amer et al. The impact of surface charge on the interaction of cholesterol-free fusogenic liposomes with planktonic microbial cells and biofilms (sciencedirect.com). Int J Pharm 669 (2025) 125088.