Infektionen mit Nanostrukturen bekämpfen

Jedes Jahr erkranken in Deutschland bis zu 600.000 Menschen an Kranken­haus­infektionen, die durch den Aufenthalt in Kranken­häusern oder Pflege­einrichtungen auftreten. Davon verlaufen 40.000 tödlich. Ein Großteil der Infektionen wird dabei durch Bakterien verursacht, wie sie auf Material­oberflächen im Kranken­haus, z. B. an Türklinken, Kathetern oder Implantaten aus Titan vorkommen können (materialassoziierte Infektionen).

Betroffen sind wegen des schlechteren Allgemein­zustands vor allem ältere Patienten nach Operationen bzw. Implantationen. Erschwerend kommen die zunehmenden Antibiotika­resistenzen der Bakterien hinzu, die sich mit herkömmlichen Antibiotika teilweise nicht mehr bekämpfen lassen. Wissenschaftler und Ärzte suchen deshalb dringend nach neuen Strategien zur Bekämpfung der Krankenhaus­infektionen.

Ein neuer Ansatz, Bakterien auf Materialoberflächen zu bekämpfen, die in Kranken­häusern und Pflege­einrichtungen zum Einsatz kommen, basiert auf deren Rauheit. Diesem Thema widmet sich ein gemeinsames Projekt des Otto-Schott-Instituts für Material­forschung der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) und des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektions­biologie – Hans-Knöll-Institut. Material­wissenschaftler und Physiker um Klaus D. Jandt von der Universität Jena haben nun entdeckt, dass Titan einer bestimmten Nano­rauheit die Adhäsion gefährlicher Bakterien deutlich reduzieren kann.

„Die Bakterien fühlen sich auf diesen Oberflächen nicht wohl“, beschreibt Jandt diesen Effekt und ergänzt: „Wahrscheinlich ist das ein physikalischer Effekt, der auf ungünstigen Kräften zwischen der Material­oberfläche und den Bakterien basiert, aber das ist noch präzise zu klären.“ Titan wird vor allem in Implantaten, wie Hüft- oder Knie­endo­prothesen, künstlichen Herz­klappen oder Zahn­implantaten eingesetzt, bei denen die Bakterien­infektionen bisher auftreten konnten.

Dass Physiker und Mikrobiologen bisher kaum zusammen­gearbeitet haben, hinderte die Aufklärung des anti­mikrobiellen Effekts des neuen nanorauen Titans wesentlich. Einen neuen Weg gehen hier Klaus Jandt und Axel Brakhage vom Hans-Knöll-Institut. Beide Wissenschaftler werden in den nächsten drei Jahren die Wechsel­wirkung von nanorauem Titan und Bakterien erforschen. Das gemeinsame Projekt wird von der Deutschen Forschungs­gemeinschaft (DFG) mit rund 430.000 Euro gefördert. „Die trans­disziplinäre Zusammenarbeit zwischen Material­wissenschaftlern und Mikrobiologen kann entscheidend dazu beitragen, die Wechselwirkung von Materialien und Bakterien besser zu verstehen“, sagt Brakhage.

FSU / DE