Etikettarkiv: Nanopartiklar

Banbrytande biomedicinsk forskning om nanosilver

Haipeng Li, post-doc, Georgios Sotiriou, forskningsledare och Felix Geissel, doktorand. Foto: Johan Marklund
Haipeng Li, post-doc, Georgios Sotiriou, forskningsledare och Felix Geissel, doktorand. Foto: Johan Marklund

Nanomaterial kan få stor betydelse i sjukvården, bland annat för bakteriefria implantat, som målsökande transportör av läkemedel samt som sensorer. På Karolinska institutet görs banbrytande forskning i gränslandet mellan materialvetenskap och biomedicin om medicinska tillämpningar för nanopartiklar. Gruppen gör stora framsteg och kommer allt närmare möjliga tillämpningar.

Nanomaterial kan komma att revolutionera medicinsk behandling eftersom deras extremt små dimensioner gör det möjligt för dem att interagera med såväl riktigt små enheter som proteiner, DNA eller virus, men även med större enheter som celler. Sedan 2016 leder Georgios Sotiriou en forskargrupp på Institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi (MTC) på Karolinska Institutet, med fokus på nanopartiklars användningsområden inom hälsovården.
Projektet har tre huvudsakliga fokusområden: att utveckla nanopartiklar för nästa generations ytmaterial på implantat, som sensorer för diagnostik och annat, samt som målsökande transportörer av läkemedel.
– Vi samverkar tätt med andra discipliner, inte minst medicin. Tillsammans bidrar vi med olika perspektiv och det uppstår synergier och korsbefruktningar som är väldigt värdefulla. KI är den perfekta miljön för vår forskning, här finns både fantastisk infrastruktur och omfattande expertis, säger Georgios Sotiriou, som är civilingenjör i tillämpad fysik i botten.

Motverkar infektioner
En av de viktigaste tillämpningarna är implantat som är mer motståndskraftiga mot infektioner. I dag förlorar upp till en av tio patienter sitt implantat. Ofta sker detta på grund av infektion och dessa patienter måste behandlas med antibiotika eller i värsta fall opereras på nytt. Doktoranden Felix Geissel arbetar med att utveckla nanopartikelbeläggningar specifikt för implantat. Beläggningen består av nanostrukturerat silver som bekämpar bakterier och förebygger infektioner. Metoden kallas flame spray pyrolysis.
– Metoden har många fördelar. Vi får en stor mängd nanopartiklar, beläggningen är billig att framställa och framför allt är den väldigt effektivt mot bakterier. Våra tester visar att den inhiberade upp till 99,999 procent av bakterier. En annan fördel med vissa implantatbeläggningar är att de kan tillverkas på ett sätt som liknar mänsklig vävnad och därför kan integreras bättre i kroppen, säger Felix, vars resultat nyligen publicerades i en ansedd vetenskaplig tidskrift.
Forskarkollegan Haipeng Li, som gör sin post-doc på KI, forskar liksom Felix om silverstrukturerade nanopartiklar med flame spray pyrolysis. Men hans fokus är inte implantat, utan att utveckla sensorer.
– Vi studerar hur man kan få fram egenskaper för att mycket snabbt och kostnadseffektivt detektera toxiner och andra ämnen. Ett möjligt användningsområde är inom livsmedelsindustrin, där sensorerna på några minuter kan upptäcka pesticider. De skulle också kunna användas till att detektera läkemedelsmängd, för exakt rätt dosering. Teknologin är enkel att skala upp och till fullo reproducerbar. Det är viktigt om den ska användas i kommersiella sammanhang, förklarar Haipeng, som även han nyligen publicerat sina resultat i en prestigefull vetenskaplig tidskrift.

Stor potential
Georgios Sotiriou och hans team ligger i den absoluta frontlinjen för att utveckla nanopartiklar för biomedicinska tillämpningar och hans forskning har rönt mycket uppmärksamhet. Han får stora anslag av en rad olika finansiärer, bland annat Stiftelsen för strategisk forskning och Europeiska forskningsrådet, ERC.
– Nanoteknologin har enorm potential och silver är ett så oerhört intressant material, som har använts i tusentals år inom läkekonsten. Felix och Haipeng utgår båda från silver, men den ena forskningen studerar silvrets antimikrobiella egenskaper, medan den andra utnyttjar dess optiska egenskaper. Det är ett väldigt mångsidigt material, säger Georgios.
Hans hopp är att teamets forskning ska kunna göra verklig nytta i medicin och folkhälsoarbete. Genom att metoderna och materialen är kostnadseffektiva och skalbara kan de bli viktiga verktyg för sjukvård och läkemedelsindustrin.
– Vi arbetar inte bara med att identifiera utmaningar, utan med att förstå processer på detaljnivå. Då kan vi angripa problem ur ett rationellt helhetsperspektiv och skapa lösningar som verkligen kommer människor till godo, avslutar Georgios.

Klicka här för att läsa mer om min forskning

Karolinska Institutet – Nanopartiklar i sjukvård

Georgios Sotiriou arbetar i gränslandet mellan materialvetenskap och biomedicin och leder en forskargrupp på Karolinska Institutet. Hans forskning om nanopartiklars användning inom sjukvården har tre fokusområden: för diagnostik, för att skapa nya ytmaterial hos implantat för att minska infektioner samt som transportörer av läkemedel.

Kontakt:
E-post: georgios.sotiriou@ki.se
sotirioulab.org

Länkar till nyligen publicerade artiklar:

doi.org/10.1016/j.jcis.2021.11.038
doi.org/10.1002/advs.202201133

Nanopartiklar kan revolutionera sjukvården

Georgios Sotiriou, forskare på Karolinska Institutet med fokus på nanopartiklars användningsområden inom klinisk medicin. Foto: Johan Marklund
Georgios Sotiriou, forskare på Karolinska Institutet med fokus på nanopartiklars användningsområden inom klinisk medicin. Foto: Johan Marklund

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.

KI – Nanopartiklar inom sjukvården

Georgios Sotiriou arbetar i gränslandet mellan materialvetenskap och biomedicin och leder en forskargrupp på Karolinska Institutet. Hans forskning om nanopartiklars användning inom sjukvården har tre fokusområden: för diagnostik, för att skapa nya ytmaterial hos implantat för att minska infektioner samt som transportörer av bioläkemedel.

Kontakt:
E-post: georgios.sotiriou@ki.se
https://sotirioulab.org/