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Was Biofilme entzaubert

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Staphylococcus epidermidis ist einer der häufigsten Verursacher von Infektionen an Implantaten. Foto: Janice Carr/ CDC/ Segrid McAllister
US-Forscher wollen hartnäckigen Infektionen auf Kathetern und Gelenkprothesen mit winzigen Teilchen aus oxidiertem Eisen zu Leibe rücken: Im Gegensatz zu vielen Medikamenten sind die nur wenige Millionstel Millimeter großen Eisenoxidpartikel nämlich in der Lage, die gefürchteten Biofilme anzugreifen und die Keime darin abzutöten, konnten die Wissenschaftler in ersten Laborversuchen zeigen. Solche Biofilme entstehen, wenn sich Bakterien beispielsweise auf medizinischen Implantaten ansiedeln und eine extrem effektive Schutzschicht um sich herum aufbauen. Einmal gebildet, schützt dieser Film die Bakterien vor nahezu allen Antibiotika, so dass die Infektion kaum in den Griff zu bekommen ist und das Implantat meist entfernt werden muss. Die neuen Nanoteilchen könnten in Zukunft eine schlagkräftigere Alternative zu den Medikamenten werden ? vorausgesetzt, sie schädigen den Organismus nicht, schreiben Erik Taylor von der Brown-Universität in Providence und seine Kollegen.

Taylor und sein Team konzentrierten sich bei ihren Tests auf ein Bakterium namens Staphylococcus epidermidis. Es ist ein normalerweise harmloser Bewohner von menschlicher Haut und den Schleimhäuten. Gelangt es jedoch beispielsweise mit einer Gelenkprothese oder einem Katheter in den Körper immungeschwächter Personen hinein, kann es sich auf den Implantaten festsetzen und bildet dort die widerstandsfähigen Biofilme. S. epidermidis gilt als häufigster Verursacher von Infektionen an Implantaten.

Da sich Eisen bereits in der Vergangenheit als effektive Waffe gegen das Bakterium erwiesen hatte, testeten die Wissenschaftler jetzt die Wirkung von eisenhaltigen Nanopartikeln auf einen Biofilm aus S. epidermidis. Dazu erzeugten sie Eisenoxidteilchen mit bestimmten magnetischen Eigenschaften, die im Durchschnitt nur acht Nanometer groß waren, gaben sie auf das infizierte Implantat und platzierten einen Magneten darunter. Tatsächlich half die Zugkraft des Magneten den Nanopartikeln, in den Biofilm einzudringen, beobachteten die Forscher. Einmal darin, war es dann für die winzigen Teilchen ein leichtes, auch in die Bakterienzellen zu gelangen und diese abzutöten. Auf diese Weise seien bereits nach 48 Stunden ein Drittel aller Bakterien auf dem Implantat ausgemerzt gewesen, und nach sechs Tagen sowie drei Injektionen habe es überhaupt keine lebenden Keime mehr gegeben, berichten die Forscher.

Eisenhaltige Substanzen eignen sich unter anderem auch deswegen gut für derartige Anwendungen, weil die Teilchen mit Hilfe von Magnetfeldern gezielt an bestimmte Stellen im Körper dirigiert werden können. Gleichzeitig ist es möglich, ihren Weg über Verfahren wie die Magnetresonanztomografie zu verfolgen. Als nächstes wollen Taylor und seine Kollegen nun untersuchen, ob die Mini-Teilchen auch gegen andere Bakterien eingesetzt werden können. Dann sollen erste Tests mit Implantaten in Tierversuchen folgen.

Erik Taylor (Brown-Universität in Providence) et al.: International Journal of Nanomedicine, Online-Vorabveröffentlichung ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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