Ein Schwarm von eigens entwickelten Mikrorobotern konnte in einer Versuchsreihe die Lungenentzündungsmikroben von infizierten Mäusen beseitigen. Nano-Ingenieure der Universität San Diego steuerten die mikroskopisch kleinen Erfindungen und retteten so der kompletten Versuchsgruppe das Leben. Die unbehandelte Vergleichsgruppe starb innerhalb von drei Tagen.

Die Studie erschien in Nature Materials. In Deutschland gehört die bakterielle Lungenentzündung zu den zehn häufigsten Todesursachen. 20.000 Menschen fallen ihr jährlich zum Opfer.

Die mikroskopisch kleinen Roboter haben die Wissenschaftler:innen aus Algenzellen geschaffen. Die Oberfläche haben sie mit Antibiotika gefüllten Nanopartikeln besprenkelt. Die Algen sorgen für die Schwimmbewegung, die es den Robotern ermöglicht, ihre heilende Fracht an verschiedene Bakterien abzugeben.

Die Partikel selbst bestehen aus Polymerkügelchen, die der Körper abbauen kann. Sie haben die Forscher:innen mit Zellmembranen von Neutrophilen, einer Art weißer Blutkörperchen, überzogen. Diese spezielle Beschichtung absorbiert Entzündungsmoleküle und neutralisiert sie. So können die Algobots die lebensgefährliche Entzündung reduzieren und einen wertvollen Beitrag zur Bekämpfung der Gesamtinfektion leisten. Die Autor:innen betonen, dass die Behandlung keine giftigen Rückstände im Körper hinterlasse.

Das Ziel der gemeinsamen Arbeit der Nanotechnik-Professoren Joseph Wang und Liangfang Zhang war die gezielte Abgabe von Wirkstoffen an unzugängliche Stellen. Zhang erklärte in der Pressemeldung der Universität: „Unser Ziel ist die gezielte Verabreichung von Medikamenten in schwierigere Körperregionen wie die Lunge. Und wir wollen dies auf eine sichere, einfache, biokompatible und dauerhafte Weise tun.“ Sein Resümee lautet: „Genau das haben wir mit dieser Arbeit gezeigt.“

Die Teams der beiden Laboratorien setzten die Mikroroboter im Kampf gegen den Krankenhauskeim Pseudomonas aeruginosa ein. Die von ihm verursachte Lungenentzündung betrifft häufig Patient:innen, die auf der Intensivstation mechanisch beatmet werden.

Die Forscher:innen verabreichten den Mäusen die Mikroroboter mit einem Luftschlauch direkt in die befallene Lunge. Alle Mäuse überlebten den Einsatz länger als 30 Tage lang, während die Vergleichsgruppe innerhalb von drei Tagen verschied.

Die Verantwortlichen betonten, dass die Behandlung mit den Mikrorobotern nur einen Bruchteil der Antibiotika-Abgabe benötigte als etwa die intravenöse Verabreichung. Die wirksame Dosis über die Blutbahn ist 3.000-mal höher angesetzt als die von den Algobots verwendete.

Der Mitautor Victor Nizet von der School of Medicine San Diego sagt: „Bei einer intravenösen Injektion gelangt manchmal nur ein sehr kleiner Teil Antibiotika in die Lunge. Das ist der Grund, warum viele derzeitige Antibiotikabehandlungen für Lungenentzündungen nicht so gut wie nötig wirken, was zu sehr hohen Sterblichkeitsraten bei den kränksten Patienten führt.“