Metallionen verhindern Biofilme auf chirurgischen Implantaten
Die meisten auf festen Oberflächen siedelnden Bakterien bilden Biofilme aus, die sie vor schädigenden Medikamenten und Antibiotika schützen. Obwohl in den vergangenen Jahren viel hierzu geforscht wurde, ist noch wenig über die Bildung und Vermeidung solcher Biofilme bekannt. Das EU-finanzierte Forschungsprojekt EMBEK1 (Development and analysis of polymer based multi-functional bactericidal materials) widmete sich dieser Frage und entwickelte antimikrobielle Materialien für eine nachhaltige medizinische Versorgung in Europa. Entwickelt wurden mehrere innovative Materialkombinationen, u.a. Systeme, die kontrolliert Metallionen freisetzen. Inwieweit diese Metallionen (Silber, Zink und Kupfer) das bakterielle Wachstum hemmen und wie der antibakterielle Wirkstoff dosiert werden muss, ohne toxisch zu wirken, waren Schwerpunkte des Projekts. Zudem wurden biokompatible Vesikel mit antimikrobiellen Substanzen beladen. Dabei hemmen die freigesetzten Wirkstoffen oder Viren (Bakteriophagen) selektiv pathogene Bakterien, sobald diese biologisch aktiv werden. Auf dieser Basis könnten nun phagenhaltige Wundverbände und –salben hergestellt werden. Antimikrobiell beschichtete Wundverbände werden derzeit in Krankenhäusern getestet, und wie sich zeigte, konnten einige dieser Beschichtungen die bakterielle Adhärenz und Vermehrung hemmen, das Wachstum von gesundem Gewebe fördern und die biologische Integration eines Implantats verbessern. Da die Tests erfolgreich verliefen, wurde bereits ein Patentantrag gestellt. Mit hochmodernen genetischen und proteomischen Methoden wird nun an einem Insektenmodell für Infektion die Wirkung von Silber-, Zink- und Kupferfreisetzungssystemen untersucht, um bakterielle Resistenzmechanismen zu klären. Interessanterweise wurden in dem 18-monatigen Studienzeitraum bei zwei häufig auftretenden Bakterien keine Zinkresistenzen beobachtet. EMBEK1 hat wesentlich dazu beigetragen, die Mechanismen der bakteriellen Besiedlung von Oberflächen zu erforschen und antimikrobielle Wirkstoffe zu entwickeln, was künftig der Ausbreitung von Krankenhauskeimen vorbeugen, die Patientenversorgung verbessern und Behandlungskosten senken könnte.
