Anne Kahru ja Kaja Kasemets ⟩ Ravile allumatute nakkuste vastu võib abi saada nanotehnoloogiatest

Ravimitele resistentsed MRSA bakterid Petri tassil.. Foto: Reuters / Scanpix.

• Ravile allumatud bakterid on üks meditsiini suurimaid valupunkte.
• Mikroorganismid võivad antibiootikumidega kiiresti kohaneda.
• Ravimifirmad on uute antibiootikumidega ettevaatlikud.

Hõbedat, vaske ja tsinki on juba iidsetest aegadest kasutatud antimikroobsete ainetena, ent nanotehnoloogia abil on võimalik muuta neid palju tõhusamaks, kirjutavad Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudi juhtivteadur, akadeemik Anne Kahru ning Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudi juhtivteadur Kaja Kasemets.

Haiguste Ennetamise ja Tõrje Euroopa Keskuse andmetel nakatub Euroopas igal aastal ligikaudu 3,5 miljonit inimest haiglanakkustesse, mille tagajärjel sureb hinnanguliselt üle 90 000 inimese. Umbes 70 protsenti neist nakkustest on põhjustanud ravile allumatud ehk resistentsed bakterid.

See on üks suurimaid meditsiini valupunkte kogu maailmas, kuna resistentsete bakteri- ja/või seennakkuste levik võib muuta isegi lihtsad kirurgilised protseduurid või haavad eluohtlikuks.

Ravile allumatute bakterite tekkes mängib suurt rolli antibiootikumide ülemäärane ja/või kontrollimatu kasutamine nii meditsiinis kui ka loomakasvatuses. Seente ravimiresistentsuse kujunemist võib soodustada ka seenetõrjevahendite (fungitsiidide) väär kasutamine taimekaitses.

Tõepoolest, paljud nakkusi põhjustavad mikroorganismid – nagu näiteks bakterid Staphylococcus aureus ja Pseudomonas aeruginosa, aga ka patogeensed pärmseened Candida albicans või C. auris – võivad antibiootikumide või seenevastaste ainetega kiiresti kohaneda ja muutuda ravile allumatuks. Kui uusi tõhusaid ravimeid ei leita, võib juba 2050. aastal surra rohkem inimesi mikroobide põhjustatud nakkuste kui vähkkasvajate tõttu.

Kui bakterite ravimresistentsus on olnud Maailma Terviseorganisatsiooni (WHO) prioriteet juba mõnda aega, siis 2022. aastal avaldas WHO esmakordselt ka nimekirja 19 ohtlikust seenhaiguste tekitajast, mis on muutumas ravimitele allumatuks.

Patentide otsingukeskkonna Espacenet andmetel on maailmas registreeritud juba üle 2000 patendi, mis käsitlevad meditsiinis kasutatavaid antimikroobseid nanoosakesi.

Uute ravimite väljatöötamine on keeruline, pikk ja kallis protsess, hõlmates nii laborikatseid kui ka kliinilisi uuringuid. Paljud perspektiivsed mikroobe pärssivad ravimikandidaadid kaotavad aga kiiresti tõhususe, sest kiire kasvu ja muteerumisvõime tõttu suudavad mikroorganismid ravimitega kiiresti kohaneda.

Seetõttu on ravimifirmad järjest ettevaatlikumad uute antibiootikumide ja seenevastaste ravimite väljatöötamisel, kuna on risk, et kulukalt arendatud ravim kaotab mõne aastaga oma toime ja müügitulu kaob.

Selles keerulises olukorras otsivad teadlased uusi innovaatilisi lahendusi. Üheks paljulubavaks suunaks on nanotehnoloogiate kasutamine uute antimikroobsete ainete arendamisel. Palju tähelepanu on pälvinud eelkõige hõbeda, vask- ja tsinkoksiidi nanoosakesed. 

Hõbedat, vaske ja tsinki on juba iidsetest aegadest kasutatud antimikroobsete ainetena, ent nanotehnoloogia abil on võimalik muuta neid palju tõhusamaks.

Nanoosakesed on väga väikesed – läbimõõduga 1–100 nanomeetrit ehk umbes 1000 korda vähem kui inimese juuksekarv. Tänu oma väiksusele ja suurele eripinnale suudavad nad kahjustada mikroorganisme mitmel moel – tekitades reaktiivseid hapnikuühendeid ning vabastades mürgiseid metalliioone, mis omakorda kahjustavad mikroobide rakukesta ja/või häirivad mikroobirakkude normaalset elutalitlust.

Kuna nanoosakestel on mitu erinevat elusrakke kahjustavat toimemehhanismi ja seda tavaliselt üheaegselt, on mikroorganismidel keerulisem nende vastu resistentseks muutuda. Seetõttu arvatakse, et nanoosakeste puhul tekib ravimresistentsus oluliselt harvem kui tavapäraste antibiootikumide või seenevastaste ravimite puhul, mille toime põhineb sageli vaid ühel mehhanismil.

Patentide otsingukeskkonna Espacenet andmetel on maailmas registreeritud juba üle 2000 patendi, mis käsitlevad meditsiinis kasutatavaid antimikroobseid nanoosakesi. Siiski on reaalselt kliinilises kasutuses olevaid tooteid märksa vähem. Üks näide on (nano)hõbedat sisaldavad haavaplaastrid ja -spreid, mida võib leida ka meie apteekidest.

Loodetavasti on neid tooteid varsti rohkem, sest aktiivne arendustöö selles vallas käib. Nii näiteks arendab Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudi (KBFI) keskkonnatoksikoloogia laborist hiljuti võrsunud iduettevõte Nanordica Medical hõbeda ja vase nanoosakeste koostoimel põhinevat haavaplaastrit diabeetiliste haavade raviks.

Lisaks sellele uuritakse KBFIs aktiivselt ka võimalusi siduda hõbeda, vase ja tsinkoksiidi nanoosakesi antimikroobsete biopolümeeridega, näiteks kitosaaniga, et luua sünergilise toimega tõhusaid bakteri- ja seenevastaseid nanomaterjale, mida saaks kasutada haavaravis ja meditsiinilistes kattematerjalides.

Loomulikult tuleb uute lahenduste väljatöötamisel hoolikalt hinnata nende ohutust nii inimesele kui ka looduskeskkonnale. Nanoosakeste väiksus ja aktiivsus võivad potentsiaalselt ohustada ka keskkonnaorganisme, kui nende käitlemine pole läbimõeldud.

Antimikroobsed nanomaterjalid annavad uue lootuse ohtlike bakterite ja seente põhjustatud infektsioonide ohjeldamiseks. Nanotehnoloogiate innovatiivne rakendamine võib anda olulise panuse selle tõsise meditsiiniprobleemi lahendamisse.