Konfekt af nanofibre placerer probiotika det rette sted i tarmen

Videnskabelige nybrud 25. nov 2021 3 min Head of Section, Professor Anja Boisen Skrevet af Kristian Sjøgren

Ved at lave en sandwich af nanofibre kan forskere bringe levende bakterier hele vejen fra munden, gennem mavesyren til tarmen, hvor de kan kolonisere slimhinden på en helbredsmæssig gavnlig måde.

Interesseret i Videnskabelige nybrud? Vi kan holde dig opdateret helt gratis

Bakterier er helt generelt en god ting at have i sine tarme.

Sunde tarmbakterier er blandt andet koblet til et sundt helbred og en sund psyke, og hvis sammensætningen af tarmbakterier bliver forskubbet i en uheldig retning med en masse uhensigtsmæssige bakterier, kan det muligvis lede til udvikling af alt fra diabetes og fedme til Alzheimers. Det har noget forskning i hvert fald indikeret.

I lægemiddelindustrien er der derfor et stort fokus på, hvordan man kan bringe sunde bakterier (probiotika) ned i folks tarme med alle de gavnlige helbredsgevinster, der følger med.

Problemet er bare, at bakterierne skal gennem mavesyren, og det overlever mange af dem ikke.

Det problem adresserer ny forskning fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU), hvor forskere har designet ”konfekt” af nanofibre til sikkert at bringe probiotika hele vejen fra munden gennem alle farerne i fordøjelseskanalen til tarmen, hvor de kan udøve deres gavnlige effekt.

"Vores forskning går ud på at udvikle teknologier til at få bakterier de rigtige steder hen i tarmen. De skal have lidt hjælp for at komme derned og sætte sig det rigtige sted, og det kan nanofibrene være med til at sikre," fortæller en af forskerne bag det nye studie, professor og leder af IDUN Center of Excellence ved Institut for Sundhedsteknologi, DTU, Anja Boisen.

Forskningen, som har lektor Fatemeh Ajalloueian fra samme afdeling som Anja Boisen som førsteforfatter, er offentliggjort i Food Hydrocolloids. Forskningen er udført i samarbejde med professor Tine R. Licht fra DTU Food.

Pakker bakterier ind i måtter af nanofibre

Problemet med mange af de bakterier, som vi gerne vil have i tarmene, er, at de er lidt sarte.

Mavesyre bryder de sig bestemt ikke om, og mange af dem er heller ikke så glade for ilt.

Det vil sige, at mange af de bakterier, der bliver forsøgt udviklet som nye lovende probiotika, har svært ved overhovedet at overleve i pilleglasset, eller lader i hvert fald livet på et eller andet tidspunkt, når de når mavesækken.

For at adressere udfordringen har Anja Boisen og Fatemeh Ajalloueian kigget på muligheden i nanofibre.

Nanofibrene i det omtalte studie er såkaldte electrospun nanofibre, som forskerne med et elektrisk felt trækker ud til strikketråds-lignende strenge.

Nanofibrene fremstillede forskerne i deres forsøg af det vandopløselige stof pullulan, hvori de havde blandet bakterier af typen LGG-mælkesyrebakterier. LGG-mælkesyrebakterier er rigtig sunde at have i sine tarme. De lange tråde af electrospun nanofibre vævede forskerne sammen til en fibermåtte.

"For det første ville vi se, om det var en god måde at pakke bakterier ind på. Det viste sig, at bakterierne har det fint i polymeren, men at når fibermåtterne går i stykker i tarmen på grund af mavesyren, så har bakterierne det ikke så godt mere," forklarer Anja Boisen.

Konfekt får bakterier sikkert til tarmen

Efterfølgende forsøgte forskerne at beskytte nanofibermåtterne med lag af en anden polymer, PLGA, der ligesom pullulan ikke er skadelig for mennesker, men samtidig har den egenskab, at den er vandskyende.

Forskerne lavede ”konfekt” med først ét lag PLGA, så ét lag electrospun nanofibre med bakterier og til sidst endnu et lag PLGA.

Konfekten gav forskerne til rotter, hvorefter de både i rotternes afføring og tarme undersøgte, om de bakterier, som lå indlejret i fibermåtten, var i stand til at komme hele vejen gennem rotternes fordøjelsessystem til tarmen.

Resultatet af forsøget viste, at konfekt-strukturen med PLGA, pullulan og bakterier er rigtig god til at beskytte bakterierne på rejsen fra munden til tarmene.

I forsøget fandt forskerne både bakterierne i afføringen, og når de obducerede rotterne, havde bakterierne også koloniseret dyrenes tarme. Videre forsøg skal ifølge Anja Boisen vise, om koloniseringen kan blive på de ti gange så mange bakterier, som forskerne håber på.

"Der sker en større kolonisering med bakterierne i tarmene. I det her forsøg har vi afprøvet teknologien med nogle bakterier, der ikke er så sarte, men vores kommende forsøg bliver med bakterier, som er lidt mere besværlige at få fra munden til tarmen i live og i de mængder, som er nødvendige," fortæller hun.

Laver bakteriebeholdere med rum til antibiotika

På DTU tager forskerne også teknologien skridtet videre i et forsøg på at designe den perfekte metode til at få sunde bakterier til at slå sig ned i menneskers tarme med det formål at beskytte vores helbred.

Anja Boisen fortæller blandt andet, at forskerne arbejder på et nyt design. I stedet for at have nanofibrene i måtter, designer forskerne små mikrobeholdere, som kan indeholde samt beskytte bakterierne med et nanofiberlåg og frigive dem på det rigtige tidspunkt, når de er det rigtige sted i tarmen.

De omtalte beholdere har desuden flere rum end blot rum til bakterier, så de kan også bringe andre stoffer ned i tarmen.

Planen med beholderne er, at de skal hele vejen fra munden til tarmen, hvor de først skal frigive en lille smule antibiotika lokalt. Det vil sige, at de allerede eksisterende bakterier dør.

Når bakterierne er væk, og der er skabt plads til, at andre bakterier kan slå sig ned, åbner det andet rum i beholderen. Ud kommer de gavnlige bakterier, som kan etablere sig i tarmen uden konkurrence.

"Vi forsøger os med forskellige strukturer og løsninger til at få probiotika sikkert ned til tarmen. Det her er nogle af de løsninger, som vi kigger på, og som ser rigtig lovende ud i vores indledende forsøg," siger Anja Boisen.

Multi-layer PLGA-pullulan-PLGA electrospun nanofibers for probiotic delivery” er udgivet i Food Hydrocolloids. Anja Boisen modtog i 2017 støtte fra Novo Nordisk Fonden til projektet ”MIMIO – Microstructures, Microbiota and Oral Delivery”.

Anja Boisen is working on micro- and nano sensor development and microdevices for drug delivery. The sensor projects are focusing on micro- and nanose...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020