Nanopartiklar kan revolutionera sjukvården

Nanomaterial har många spännande tillämpningar inom sjukvården – för diagnostik, minskad infektionsrisk vid implantat och för att skapa nya sätt att ge läkemedelsbehandling. I frontlinjen för den här forskningen ligger Georgios Sotiriou vid Karolinska Institutet, som kombinerar ingenjörsvetenskap med biomedicin.

Georgios Sotiriou är civilingenjör i tillämpad fysik i botten, men upptäckte snart han ville arbeta över disciplingränserna och kombinera sin tekniska materialexpertis med biomedicin. Efter examen i tillämpad fysik från National Technical University i Atén gjorde han sina doktorandstudier vid ETH i Zürich och post-doc vid T.H. Chan School of Public Health på Harvard-universitetet. Sedan 2016 leder han en forskargrupp på Institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi (MTC) på Karolinska Institutet, med fokus på nanopartiklars användningsområden inom klinisk medicin.
– I gränssnittet mellan materialvetenskap och biomedicin kan vår forskning verkligen göra nytta i samhället och komma människor till godo. Det är en utmaning för mig som ingenjör att arbeta med kliniska medicinska tillämpningar, för vi talar delvis olika språk. Men det finns en stor öppenhet inom forskargruppen och vi ser att det finns fantastiska möjligheter för nanomaterial inom sjukvården. KI är dessutom en perfekt plats för den här typen av tvärdisciplinär forskning, säger han.

Tre fokusområden
En fördel med nanomaterial i biomedicinska applikationer är att nanopartiklarna är så små att de har dimensioner som liknar biologiska enheter i kroppen. Det gör att de kan interagera med såväl riktigt små enheter som proteiner, DNA eller virus, men även med större enheter som celler.
Georgios forskning har tre huvudsakliga fokusområden och möjliga kliniska tillämpningar. Den första är som diagnostiskt instrument. Inom detta område utvecklar forskargruppen nanopartiklar med optiska egenskaper som kan reagera på sjukdomsmarkörer genom exempelvis olika färger.
– Detta möjliggör snabb, precis och kostnadseffektiv diagnos för en rad olika sjukdomar, från infektioner till cancer. En stor fördel när det gäller att diagnosticera infektioner är vi kan reducera användandet av bredspektrum-antibiotika eftersom vi får en mycket mer specifik diagnos, förklarar Georgios.
Det andra tillämpningsområdet är att utveckla nästa generations ytmaterial för implantat, för att minska risken för bakterietillväxt. Infektioner är en av de stora riskerna med implantat och drabbar upp till tio procent av patienterna. Smarta plåster som innehåller nanopartiklar med särskilda värmeegenskaper är en annan möjlighet, för att snabbt kunna motverka hudinfektioner.
– Även inom dessa tillämpningar är ett mål att minska antibiotikabehovet och därmed motverka resistens. Vi minskar också lidandet som den här typen av infektioner förorsakar den individuella patienten och de stora kostnaderna som de medför för samhället, säger Georgios.
Det tredje fokusområdet är nanopartiklar som målsökande transportörer av biomedicin, så att läkemedlet direkt kan transporteras till de celler eller organ där det behövs, utan att skada andra delar av kroppen eller attackeras av immunförsvaret på vägen. Eftersom biologiska läkemedel nu kommer på bred front har denna tillämpning stor framtida potential.

Tillverka i stor skala
Georgios och hans teams forskning ligger i den absoluta frontlinjen. Men det räcker inte med framgång i en begränsad laboratoriemiljö. Nanopartiklarna måste även kunna tillverkas i tillräckligt stor kvantitet för att läkemedelsbolagen och sjukvården ska kunna testa dem.
– Genom särskilda processer har vi förmågan att kraftigt skala upp produktionen av lovande nanopartiklar, så att de faktiskt kan komma till användning i kliniska studier och annat. Den aspekten är avgörande för om produkterna har en chans att kommersialiseras och komma till nytta, framhåller Georgios.
Georgios forskning har uppmärksammats med många anslag och stipendier. I år utsågs han tillsammans med 19 andra unga framstående forskare till Framtidens forskningsledare av Stiftelsen för strategisk forskning, SSF. Målet med programmet är att stödja unga forskare att bli framtidens ledare för akademisk och/eller industriell forskning i Sverige. Han har även fått betydande anslag från Europeiska forskningsrådet, ERC.
– Det är hedrande och jag är väldigt tacksam. Dessa anslag förser min forsk-argrupp med de nödvändiga resurserna att utföra denna tvärvetenskapliga forskning. Det handlar även om de många dörrar som öppnas och möjligheterna till nya nätverk och samarbeten.