Beiträge aus der Wissenschaft

Medizin/Materialforschung: Bakterien einfach aufspießen

29.10.2019 10:17

Medizin/Materialforschung: Bakterien einfach aufspießen

Tausende von Patienten müssen sich jedes Jahr Operationen und einer Antibiotikatherapie unterziehen, weil Keime ihr Implantat besiedelt haben. Ein Team aus Medizin und Materialforschung der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat einen Weg gefunden, die Anheftung von Bakterien an Implantate wie künstliche Gelenke zu verhindern: Sie lassen nanometerkleine Säulen auf der Oberfläche wachsen, die wie ein Nagelbrett dazu führen, dass die Bakterien zerreißen. Keime, die zu widerstandsfähig dafür sind, rücken sie mit Silberionen zuleibe.

Inspiriert von Zikaden

Inspiriert wurden die Forscherinnen und Forscher durch eine auf den Flügeln bestimmter Zikaden vorkommende Struktur mit antibakteriellen Eigenschaften: Die Flügel sind über und über mit winzigen Säulen aus wachsartigem Material besetzt, die nur rund 200 Nanometer klein sind und zur Beschädigung der Bakterienzellwand führen. „Bis dahin dachte man, Bakterien könnten in der Natur hauptsächlich über chemische Prozesse eliminiert werden“, erklärt Manfred Köller.

Literature advertisement

Plötzlich gesund

Fortschreitende Naturerkenntnis, ganz allgemein gesprochen, ‘Wissenschaft’, ist der stärkste Feind des medizinischen Wunders. Was unseren Vorfahren als Wunder erschien, was einfache Naturvölker heute noch in heftige Erregung versetzt, das berührt den zivilisierten Menschen längst nicht mehr.
Doch es gibt einen Gegensatz, der jedem Denkenden sofort auffällt: der unerhörte, durchaus nicht abgeschlossene Aufstieg der wissenschaftlichen Heilkunde und die ebenso unerhörte Zunahme der Laienbehandlung und der Kurpfuscherei. Man schätzt die Zahl der Menschen, die der Schulmedizin kein Vertrauen schenken, auf immerhin 50 Prozent.
Wie kann es sein, daß Laienbehandler und Kurpfuscher immer wieder spektakuläre Erfolge aufweisen, von denen die Sensationspresse berichtet?
Der Autor geht dieser Frage nach und kommt zu interessanten Erkenntnissen, aus denen er Vorschläge für eine bessere Krankenbehandlung durch seine ärztlichen Standesgenossen ableitet.

Hier geht es weiter …

Einzelne Titanatome lagern sich zu Säulen zusammen

Die Beschichtung von Oberflächen mit Nanostrukturen ist eine Spezialität des Lehrstuhls Materials Discovery and Interfaces von Prof. Dr. Alfred Ludwig. Hier steht eine sogenannte Sputteranlage, mit der es gelang, die Nanosäulenstruktur der Zikaden fast identisch aus Metall zu generieren.

Nadine Ziegler arbeitet hier an ihrer Doktorarbeit. Sie nutzt ein besonderes Sputter-Verfahren namens Glancing Angle Deposition, kurz GLAD. „Dabei werden einzelne Titanatome durch ein Plasma aus einem Stück reinen Titans herausgelöst und in Richtung des Trägermaterials beschleunigt. Sie treffen schräg von der Seite auf“, erklärt sie. So entsteht eine Landschaft charakteristischer Nanosäulen aus Titanatomen. Tests mit Escherichia-coli-Bakterien zeigten, dass die Erreger sich auf so beschichteten Oberflächen nicht vermehren konnten.

Silberionen helfen, eine Infektion zu verhindern

Andere Arten von Bakterien mit dickerer Zellwand wie Staphylokokken zeigten sich allerdings unbeeindruckt. Um sie an der Anheftung zu hindern, entwickelten die Forscherinnen und Forscher eine Beschichtung der Nanosäulen mit noch viel kleineren Nanoflecken aus Silber und Platin. Die Anwesenheit des edleren Platins sorgt dafür, dass das Silber vermehrt korrodiert, sodass Silberionen freigesetzt werden. Diese wiederum schaden den Bakterien. „Dadurch, dass das Silber durch die Korrosion binnen dreier Tage verschwindet, haben wir ein selbstlimitierendes System, das in der ersten heiklen Phase nach der Operation eine Infektion verhindern soll“, fasst Manfred Köller zusammen.

Ausführlicher Beitrag in Rubin

Einen ausführlichen Beitrag zu dem Thema finden Sie im Wissenschaftsmagazin Rubin. Texte auf der Webseite und Bilder aus dem Downloadbereich dürfen unter Angabe des Copyrights für redaktionelle Zwecke honorarfrei verwendet werden. https://news.rub.de/wissenschaft/2019-10-28-medizin-materialforschung-material-s…

Pressekontakt

Prof. Dr. Manfred Köller
Chirurgische Forschung
Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil
Klinikum der Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 302 4750
E-Mail: manfred.koeller@bergmannsheil.de

Nadine Ziegler
Lehrstuhl Materials Discovery and Interfaces
Fakultät für Maschinenbau
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 27878
E-Mail: nadine.ziegler@rub.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Nadine Ziegler
Lehrstuhl Materials Discovery and Interfaces
Fakultät für Maschinenbau
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 27878
E-Mail: nadine.ziegler@rub.de