Micronaald-array ingebed met door ultrageluid geactiveerde antibacteriële nanodeeltjes voor de behandeling van acne

Een onderzoeksteam onder leiding van professor Kelvin Yeung van de afdeling Orthopedie en Traumatologie, School of Clinical Medicine, LKS Faculteit Geneeskunde, de Universiteit van Hong Kong (HKUMed) heeft een nieuwe micronaaldpleister ontworpen om een ​​zeer effectieve niet-antibiotische benadering te bieden voor de behandeling van huidinfecties.

Kortom, het ontwerp dat is ontworpen met ultrasoon reagerende op zink gebaseerde antibacteriële nanodeeltjes van metaal-organisch raamwerk (MOF) belooft pijnloze levering om bacteriële infectie op huidweefsel te behandelen en tegelijkertijd huidherstel te vergemakkelijken. De nieuwe micronaald heeft een diameter van ongeveer 50 micron, vergelijkbaar met een typisch haar. De bevindingen zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke vooruitgang.

Acne is wereldwijd een veel voorkomende huidziekte die meer dan 80% van de tieners en jonge volwassenen treft. De primaire oorzaak is overmatige vetafscheiding die de haarzakjes verstopt, waardoor een hypoxische micro-omgeving in het huidweefsel ontstaat. Deze ongewenste toestand bevordert in het bijzonder de proliferatie van bacteriën Propionibacterium acnes (P. acnes). Puistjes, die worden beschouwd als een huidinfectie, worden voornamelijk veroorzaakt door deze P. acnes-bacterie die wereldwijd miljoenen mensen treft.

Het veroorzaakt niet alleen aanzienlijke fysieke en emotionele problemen bij patiënten, maar kan zich zonder de juiste behandeling ook ontwikkelen tot een chronische ontstekingsaandoening. De klinische behandeling omvat normaal gesproken een behandeling zonder recept (dwz benzoylperoxide en salicylzuur), of de orale of topische toediening van antibiotica. Dergelijke behandelingen kunnen echter ineffectief zijn en vervelende bijwerkingen hebben.

Over het algemeen is de eerstelijnsbehandeling voor geïnfecteerde puistjes antibiotica die oraal of topisch worden toegediend. Het therapeutische effect van lokale antibioticabehandeling is echter zorgwekkend, vooral wanneer de medicijnen door het huidweefsel gaan. Ook wordt de behandeling minder effectief naarmate bacteriën resistentie tegen geneesmiddelen ontwikkelen of wanneer ze migreren naar onderhuids weefsel. P. acnes-bacteriën kunnen ook extracellulaire polysacchariden afscheiden om een ​​biofilm te vormen die de aanvallen van antibacteriële middelen of immuuncellen blokkeert.

De meeste micronaaldproducten op de markt gebruiken farmaceutische ingrediënten om acne te behandelen. Herhaalde toepassingen van antibiotica kunnen echter de gevoeligheid van de bacteriën voor medicijnen verminderen. Patiënten die al geruime tijd last hebben van acne zullen weten dat de effecten van dezelfde behandelingsproducten na langdurig gebruik aanzienlijk kunnen worden verminderd.

Het HKUMed-team heeft een nieuwe micronaaldpleister uitgevonden die de transdermale toediening van op ultrageluid reagerende antibacteriële nanodeeltjes vergemakkelijkt om de infectie veroorzaakt door P. acnes te behandelen met een minimaal invasieve benadering. In het huidige ontwerp worden ultrasone responsieve antibacteriële nanomaterialen geïntroduceerd in de micronaaldpleister die snel en efficiënt reageert op bacteriële infectie. Het gebruik van medicijnen wordt daardoor vermeden bij de behandeling van acne.

De gemodificeerde nanodeeltjes zijn samengesteld uit ZnTCPP en ZnO en kunnen een aanzienlijke hoeveelheid reactieve zuurstofspecies (ROS) produceren die onderhevig zijn aan ultrasone stimulatie die de belangrijkste cellulaire macromoleculen van bacteriën effectief kunnen oxideren. De resultaten tonen aan dat het doden van P. acnes-bacteriën gemedieerd door ROS 99,73% kan bereiken na 15 minuten ultrasone stimulatie. Ook zijn de niveaus van ontstekingsmarkers, waaronder tumornecrosefactor-a (TNF-α), interleukinen (IL’s) en matrixmetalloproteïnasen (MMP’s), aanzienlijk verminderd. Bovendien kunnen de vrijgekomen zinkionen de DNA-replicatiegerelateerde genen verhogen, waardoor meer fibroblasten worden vergroot voor superieur huidherstel.

Professor Kelvin Yeung Wai-kwok zei: “De nieuwe micronaaldpleister die ROS-generatie mogelijk maakt na ultrasone stimulatie, beschouwd als een niet-antibiotische en transdermale benadering, kan niet alleen effectief de infectie aanpakken die wordt veroorzaakt door P. acnes-bacteriën, maar vergemakkelijkt ook het huidherstel vanwege het vrijkomen van zinkionen. Vanwege het specifieke dodende mechanisme van ROS, geloven we dat dit ontwerp ook in staat is om de andere huidinfecties aan te pakken die worden veroorzaakt door schimmels, parasieten of virussen, zoals tinea pedis (‘Athlete’s Foot’ of ‘Hong Kong Foot’ in jargon).”