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Forscher der Chalmers University of Technology unterbinden die Proteinproduktion der Bakterien.
Bakterielle Infektionen in Zusammenhang mit medizinischen Implantaten stellen weltweit eine große Belastung für die Gesundheitsversorgung und Leiden für die Patienten dar. Forscher der Chalmers University of Technology haben nun ein neues Verfahren zur Verhinderung derartiger Infektionen entwickelt und ein graphenbasiertes Material mit bakteriziden Molekülen überzogen. Details wurden in „Scientific Reports“ publiziert.
Bindung an das Graphen
Laut dem Erstautor Santosh Pandit ist es gelungen, wasserunlösliche antibakterielle Moleküle an das Graphen zu binden und die Moleküle kontrolliert und kontinuierlich von dem Material freizusetzen. „Das ist eine entscheidende Voraussetzung dafür, dass das Verfahren funktionieren kann. Die Art und Weise, mit der wir die aktiven Moleküle an das Graphen anbinden, ist zudem sehr einfach und könnte leicht in industrielle Prozesse integriert werden.“ Es gibt eine ganze Reihe von wasserunlösliche oder hydrophoben Medikamenten und Molekülen, die aufgrund ihrer antibakteriellen Eigenschaften eingesetzt werden können. Um sie jedoch im Körper einzusetzen, müssen sie mit einem Material verbunden werden. Dabei handelt es sich um einen Vorgang, der schwierig und arbeitsintensiv sein kann. Laut Pandit verfügt Graphen in diesem Bereich über ein großes Potenzial. Mittels Ultraschall wurden die antibakteriellen Moleküle angebunden.
Strauchflechte als Quelle
Für die Studie haben die Experten das Graphenmaterial mit Usninsäure überzogen, die von Flechten, wie zum Beispiel der Strauchflechte, stammt. Frühere Studien hatten gezeigt, dass Usninsäure über gute antibakterielle Eigenschaften verfügt. Ihre Wirkung beruht darin, dass Bakterien daran gehindert werden, Nukleinsäuren zu bilden. Vor allem geht es dabei um die Unterdrückung der RNA-Systhese und damit die Blockierung der Proteinproduktion in der Zelle. Usninsäure wurde auf ihre Resistenz auf die pathogenen Bakterien Staphylococcus aureus und Staphylococcus epidermidis getestet. Sie sind zwei der häufigen Schuldigen für die Bildung von Biofilmen auf medizinischen Implantaten. Das neue Material der Forscher zeigt eine ganze Reihe von vielversprechenden Eigenschaften. Zusätzlich zu den erfolgreichen Ergebnissen bei der Anbringung der Usninsäure auf der Oberfläche des Graphenmaterials zeigte sich auch, dass die Säuremoleküle kontrolliert und kontinuierlich freigesetzt wurde. Damit wurde die Entstehung eines Biofilms auf der Oberfläche verhindert. Bestimmte Bakterien können undurchdringliche Oberflächenschichten oder „Biofilme“ auch auf chirurgischen Implantaten wie Zahn- oder anderen orthopädischen Implantaten bilden. Biofilme sind resistenter als andere Bakterien. Diese Infektionen sind daher häufig nur schwer zu behandeln und führen zu einem schweren Leiden bei den Patienten. Im schlimmsten Fall müssen die Implantate entfernt oder ersetzt werden.
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