Pille mit winzigen Robotern zeigt vielversprechende Ergebnisse bei Darmentzündung in Maus-Studien

BerlinIngenieure der University of California, San Diego, haben eine Pille entwickelt, die winzige Roboter, sogenannte Mikroroboter, in den Darm transportiert, um entzündliche Darmerkrankungen (IBD) zu behandeln. Diese neue orale Therapie hat bei Mäusen positive Ergebnisse gezeigt. Sie verringerte die IBD-Symptome erheblich und half, geschädigtes Darmgewebe zu heilen, ohne schädliche Nebenwirkungen zu verursachen.

IBD ist eine Autoimmunerkrankung, die weltweit viele Menschen betrifft. Sie führt zu chronischen Entzündungen im Darm, was starke Bauchschmerzen, rektale Blutungen, Durchfall und Gewichtsverlust zur Folge hat. Die Krankheit tritt auf, wenn Immunzellen, hauptsächlich Makrophagen, überaktiv werden und zu viele entzündungsfördernde Chemikalien freisetzen. Diese Chemikalien binden an Rezeptoren auf den Makrophagen, was zu weiterer Chemikalienfreisetzung und zu anhaltenden Entzündungen führt.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Liangfang Zhang und Joseph Wang hat eine neue Methode zur Bekämpfung von IBD entwickelt. Sie entwarfen winzige Roboter, die aus Nanopartikeln bestehen und an Grünalgenzellen befestigt sind. Diese Mikroroboter absorbieren und neutralisieren schädliche Substanzen im Darm.

Diese neue Therapie bietet einige wichtige Vorteile: Sie wirkt rasch, verursacht nur wenige Nebenwirkungen, ist einfach anzuwenden und kann mit anderen Behandlungen kombiniert werden.

Mikroroboter bestehen aus abbaubaren Polymer-Nanopartikeln, die mit Makrophagenzellmembranen beschichtet sind. Diese Makrophagenzellen dienen als Lockvögel, um pro-inflammatorische Zytokine zu binden. Um die Nanopartikel effizient zu verteilen, werden Grünalgenzellen verwendet.

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Nanopartikel stoppen Entzündungen, indem sie wie künstliche Makrophagen wirken. Sie nehmen entzündungsauslösende Substanzen auf und neutralisieren sie, ohne dabei eine verstärkte Reaktion des Körpers auszulösen. Diese Nanopartikel bestehen aus einem biologisch abbaubaren Polymer und sind mit echten Makrophagenzellmembranen überzogen, um ihre Wirkung zu entfalten.

Die Wissenschaftler setzten den Fokus auf Sicherheit. Die Nanopartikel bestehen aus körperverträglichen Materialien. Auch die verwendeten Grünalgenzellen sind laut der U.S. Food and Drug Administration ungefährlich zum Verzehr. Die Mikroroboter befinden sich in einer flüssigen Kapsel mit einer speziellen Beschichtung. Diese Beschichtung bleibt im Magen intakt, löst sich jedoch im neutralen pH-Wert des Darms auf. So werden die Mikroroboter nur dort freigesetzt, wo sie gebraucht werden.

In Tests mit Mäusen wurde die Kapsel oral an Mäuse mit IBD verabreicht. Die Behandlung reduzierte Blutungen im Stuhl, festigte den Kot, half ihnen, verlorenes Gewicht wiederzuerlangen, und verringerte die Entzündung im Darm. Es traten keine Nebenwirkungen auf.

Das Forschungsteam arbeitet derzeit daran, ihre Mikroroboter-Behandlung in klinischen Studien anzuwenden. Dieses Projekt wird von der Joint Science and Technology Office der Defense Threat Reduction Agency für chemische und biologische Verteidigung finanziert.