Innovativa nanobehandlingar mot kroniska sår

Kroniska sår orsakar stort lidande och kan leda till allvarliga komplikationer. Såren är notoriskt svåra att behandla eftersom de har en komplex patologi och ofta uppvisar resistens mot antibiotika. Georgios Sotiriou och hans multidisciplinära team forskar om helt nya angreppssätt mot detta vanligt förekommande tillstånd.

Forskningsprojektet Nanopartiklar inom sjukvården har som mål att utveckla banbrytande nanomaterial för medicinskt bruk och spänner över tre fokusområden. Ett är att utveckla precisare och snabbare diagnostik av exempelvis tumörer och infektioner. Där ges nanopartiklarna optiska egenskaper som reagerar på sjukdomsmarkörer. Ett annat område är att utveckla nästa generations ytbeläggning på implantat. Det handlar om beläggning som är motståndskraftig mot bakterietillväxt och därmed minimerar infektionsrisken. Slutligen arbetar forskarna med att utveckla nya sätt att ge riktad läkemedelsbehandling genom målsökande partiklar som laddas med läkemedel.

Svårläkta sår
Ett viktigt spår i forskningen är att använda nanoteknologin för att bekämpa kroniska sår. Det är ett potentiellt mycket allvarligt tillstånd inte minst hos diabetiker och personer med nedsatt immunförsvar eller hjärt-kärlsjukdom. Den här typen av sår är mycket vanliga hos diabetiker och är en av de främsta orsakerna till amputation. I värsta fall kan såren leda till sepsis, som är ett livshotande tillstånd.
– Det finns stora kliniska behov av nya behandlingar och vårt mål är att utveckla helt nya angreppssätt för att motverka infektion och oskadliggöra mikroberna som orsakar den samt underlätta läkningsprocessen, förklarar docent Georgios Sotiriou, som leder forskargruppen.

Gasbaserad process
Doktoranden Maria Samara utnyttjar en gasbaserad process som kallas flame spray pyrolysis för att utveckla nanopartiklar som alternativ till antibiotika. Dessa nanopartiklar ska integreras i sårförband avsedda för kroniska sår, specifikt i en mjuk, icke-toxisk hydrogel.
– Det handlar om att skapa biofunktionella sårläkande material av nanopartiklar, som angriper sjukdomsalstrande mikrober och även främjar läkning av vävnaden. Vi vet att antibiotikaresistenta bakterier kan orsaka inflammation som förhindrar läkning även efter att infektionen är borta, så den delen är väldigt viktig, säger hon.
Hennes forskarkollega Niki Karouta, postdoc och Marie Curie-fellow, arbetar med flame spray pyrolysis för att skapa nanopartiklar av kalciumfosfat laddade med antimikrobiella biomolekyler. Biomolekylerna består av kroppsegna material som exempelvis peptider eller enzymer.
– En av utmaningarna har varit att stabilisera biomolekylernas yta så att de klarar av att leverera läkemedel in i såret. Nu testar vi deras antimikrobiella aktivitet mot resistenta bakterier och kontrollerar vilken immunrespons de triggar, berättar hon.

Nära samverkan mellan discipliner
Forskarna har tillgång till humanvävnad från operationer på Karolinska sjukhuset. Det skänker resultaten en helt annan klinisk relevans än vad djurförsök kan ge. Gruppen har omfattande samarbeten med kliniska läkare och forskare inom andra discipliner, vilket är avgörande för framgångarna. De samarbetar särskilt nära med framstående läkare vid Karolinska universitetssjukhuset, Sergiu Catrina, specialist på diabeteskomplikationer, samt med Ning Xu Landén vid Karolinska Institutet, expert på sårläkning.
– Vår forskning är i högsta grad tvärvetenskaplig och rör sig i gränslandet mellan materialvetenskap, biomedicin och fysik, berättar Georgios Sotiriou, som i botten är civilingenjör i tillämpad fysik. De här bakterierna och såren är oerhört komplexa och för att lyckas med behandlingen måste vi förstå hur cellerna och nanopartiklarna interagerar. Det måste tacklas från många fronter, vilket kräver samverkan mellan olika vetenskaper. Miljön vid KI och SciLifeLab är optimal för den här typen av tvärvetenskaplig forskning.

Kliniska prövningar
Att utveckla biomedicinska behandlingar är en lång process. Förutom att metoderna ska vara säkra och effektiva måste de också gå att skala upp och produceras på ett kostnadseffektivt sätt, så att de kan kommersialiseras och nyttiggöras. Nästa stora steg för just den här delen av Georgios forskningsprojekt är att påbörja kliniska prövningar i fas 1.
Projektet Nanopartiklar inom sjukvården adresserar ett trängande medicinskt behov och har tydlig samhällsnytta. Det har fått stor uppmärksamhet och finansieras bland annat av Europeiska forskningsrådet, Karolinska Institutet, Vetenskapsrådet och Stiftelsen för strategisk forskning.