NANOTEKNOLOGI-NANOTEKNOLOGI

Staphylococcus aureus (S. aureus) er en viktig årsak til overfladiske og invasive hud- og bløtvevsinfeksjoner. Forekomsten av resistente S. aureus infeksjoner er et globalt helseproblem som reflekteres i dårlige behandlingsresultater, lange sykehusopphold og høye kostnader. TARDIS vil utvikle innovative antimikrobielle nano-aktiverte hydrogelerstrukturer som inneholder målrettede systemer med i) høy bakteriedrepende effekt mot sykdomsfremkallende S. aureus og ii) evne til å gjenopprette en gunstig mikrobiombalanse og dermed den fysiologiske funksjonen til huden. Nye antimikrobielle lipider og peptider av marint opphav vil bli brukt for produksjon av nye frittstående nanopartikler med lavt potensiale for utvikling av resistens. Disse nano-transportørene vil bli inkorporert i stimuli-responsive hydrogel-baserte 3D nettverk for å kunne levere de antimikrobielle naturlige aktive stoffene til infeksjonsstedet ved behov, og samtidig unngå toksiske effekter på humane celler og sørge for et gunstig mikrobiom på huden. SINTEF Ocean har ekstrahert lipider og peptider fra forskjellige marine råstoff som restråmateriale fra fisk (laks, sild), ulike fraksjoner fra fiskeoljer (med forskjellig fettsyresammensetning), peptider fra forskjellig fiskerestråstoff, maneter (Aurelia aurita, Periphylla periphylla) og tanglopper. I samarbeid med UPC (spansk partner og prosjektkoordinator) har flere runder med evaluering av antimikrobielle egenskaper/bioaktivitet blitt utført. Fraksjoner fra Periphylla Periphylla viste de beste antimikrobielle egenskapene. Fettsyrefraksjoner som inneholdt større mengder ethyl ester (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) viste antimikrobielle egenskaper, men det nødvendig med flere undersøkelser for å forstå hvordan fettsyrene påvirker mikrobiell aktivitet. Dette vil undersøkes videre i prosjektet. Siden hypotesen er at fettsyrene EPA og DHA har antimikrobiell effekt, har SINTEF Ocean dyrket forskjellige mikroalger med potensiale til å produsere store mengder EPA eller DHA. Nannochloropsis oceanica produserte den største mengden lipid, mens den høyeste andelen flerumettede fettsyrer, som EPA og DHA, ble produsert i Chlorella vulgaris. De optimale dyrkingsforholdene, som algeart og høstingsfase for å produsere mest mulig EPA og DHA har blitt definert. Ved prosessering av fiskeolje til EPA/DHA- konsentrater oppstår en lettfraksjon, som består av ethyl-ester med høyt innhold av kortkjedede mettede fettsyrer. Denne lettfraksjonen er en sidestrøm som vanligvis brukes til lavverdiprodukter som for eksempel biodiesel. Resultatene av Tardis viser at denne lettfraksjonen har antimikrobielle egenskaper, og dermed har potensiale til å bli brukt i mer høyverdi markeder, som antimikrobiell komponent. Dette potensialet skal undersøkes videre i prosjektet.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a major causative agent of superficial and invasive skin and soft tissue infections. The occurrence of resistant S. aureus infections is a global healthcare concern reflected in poor treatment outcomes, long hospital stays and huge financial burden. During the infection establishment, S. aureus cell-to-cell communication process, called quorum sensing (QS), regulates the virulence factors production and formation of antibiotic resistant biofilms via the secretion of highly specific autoinducing signal molecules (AIs). TARDIS will develop innovative antimicrobial nano-enabled hydrogel scaffolds containing targeted systems with i) high bactericidal efficacy towards the pathogenic S. aureus and ii) ability to restore the beneficial microbiome balance and consequently the physiological functions of the skin. New antimicrobial marine-derived lipids and peptides will be employed for production of novel stand-alone nanoparticles with low potential for resistance development. These nano-vehicles will be incorporated into stimuli-responsive hydrogel-based 3D networks, for “on demand” delivery of the antimicrobial natural actives to the site of infection, avoiding toxic effects on human cells and beneficial skin microbiome. Taking advantage of the natural cell-cell communication principles, AIs and QS inhibitors (QSI) specifically interacting with S. aureus will be incorporated onto the surface of the developed nano-bactericides for targeted killing of the pathogen, reducing the side effects on human cells and skin microbiome. The antimicrobial efficacy and specificity of the nano-enabled hydrogels will be validated in vitro and in vivo. The treatment potential and effect of the skin microbiome balance will be further assessed by metagenome analysis, and the nano-safety of the developed antibacterials will be evaluated in accordance with OECD test guidelines.