Anti-entzündliche Mikroroboter besser als Antibiotika

Die von einem chinesischen Forschungsteam um Yabin Zhang (Universität Guangxi), Ben Wang (Universität Shenzen) sowie Li Zhang (The Chinese University of Hong Kong) Ende Juni vorgestellten Mikroroboter sind eigentlich nichts anderes als mit dem Zellgift Kupfer versehene magnetic beads, sogenannte Kupfer-Einzelatom-beladene Bismut-Oxoiodid-photokatalytische Mikroroboter (CBMRs), die zudem durch Lichteinwirkung aktivierbar sind (10.1126/scirobotics.adt0720).  Um die CBMRs zum Wirkort zu leiten, dort zu aktivieren und um Biofilme zugleich mechanisch und auch durch Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) zu zerstören, nutzten Erstautor Haidong Yu und Kollegen eine magnetisch geführte optische Faser, die die Bewegungen der CBMR-Schwärme koordinieren und diese mit sichtbarem Licht bestrahlen konnte. Nach der Behandlung wurden die Mikroroboter einfach wieder mit dem Nasensekret ausgeschieden.

Unter Einfluss eines Magnetfelds üben CBMRs kollektive mechanische Kräfte aus, die bakterielle Zellwände zerstören. Eine nachfolgende Bestrahlung mit sichtbarem Licht aktiviert die CBMRs zur Abgabe von Wärme und freien Radikalen, die einerseits eine effiziente Bewegung und andererseits die Abtötung freigelegter Bakterien ermöglichen.

„Die von uns vorgeschlagene mikrorobotische Therapieplattform bietet die Vorteile der Nichtinvasivität, minimaler Resistenzbildung und eines medikamentenfreien Eingriffs“, erläuterte Yu. Die meisten derzeitigen Behandlungen von Sinusitis beinhalten invasive chirurgische Verfahren oder das Verabreichen von Medikamenten wie Antibiotika. Allerdings gibt es noch Hürden. Zwar ermöglichen die CBMRs gezieltere antibakterielle Therapien. Sie lassen sich jedoch noch nicht gut durch entzündetes Gewebe mit hochviskösem Eiter und Zelltrümmern navigieren.

Yu et al. zeigten, dass CBMRs kultivierte bakterielle Biofilme zerstören und aus Schweinenebenhöhlen ex vivo entfernen konnten. Darüber hinaus demonstrierten sie, dass CBMR-Schwärme Infektionen in einem Kaninchenmodell der Sinusitis beseitigen konnten, ohne signifikante Gewebeschäden oder Nebenwirkungen zu verursachen. Die Autoren sind überzeugt, dass ihr Ansatz auch auf andere Sinusitis-bezogene Erkrankungen anwendbar sein könnte.