Narben / Wundmanagement

Forscher*innen am Institute of Science in Bengaluru (Indien) ist es gelungen, ein System zu entwickeln, um mithilfe von Lichtschaltern das Töten verschiedener Antibiotika-resistenter Bakterien zu ermöglichen. Die Studie zum Thema lichtschaltbare Bakterizide ist in der Fachpublikation Angewandte Chemie International Edition erschienen. [1]

Bei dem System handelt es sich um Nanomaterial, bestehend aus chemischen Verbindungen, die über UV­-Licht oder sichtbares Licht einer bestimmten Wellenlänge aktiviert werden können, sodass sich ihre Raumstruktur ändert. Die 2D-Struktur des Nanomaterials kann entweder zuklappen (bei UV­-Licht) oder sich strecken (bei sichtbarem Licht). Die gestreckte Form richtet sich gegen gram­-negative Bakterien wie Pseudomonas aeruginosa, die gebeugte Form gegen gram­-positive Bakterien, wie Staphylococcus aureus. Die genannten Bakterienstämme stellen tatsächlich eine große Herausforderung in Kliniken dar, weil sie mit der Zeit antibiotikaresistent geworden und dadurch schwierig zu behandeln sind.

Antibiotika haben verschiedene Funktionsweisen, jedoch wird meist die Zerstörung der Membran ausgelöst, wodurch Löcher in dieser entstehen und die Bakterien buchstäblich auslaufen. Gram-­negative und gram-positive Bakterien unterscheiden sich im Aufbau der Membran. Erstere besitzen eine Außenhülle, die aus zwei Membranen und einer dünnen Proteinschicht aus Peptidoglykan besteht. Gram-­positive Bakterien hingegen besitzen nur eine innere Membran und eine dickere Peptidoglykanschicht auf der Außenseite der Membran.

Der unterschiedliche Aufbau der Membranen wurde dahingehend nützlich, dass das Nanomaterial in seinen verschiedenen Zuständen die Membran an bestimmten Stellen zerstört. Den bakteriziden Teil des Nanomaterials stellt das Molybdän-Disulfit dar, an das Azobenzen-­Teile gebunden sind, sowie positiv geladene Aminogruppen, um die Membran zu destabilisieren.

Es waren naturgemäß viele Testreihen notwendig, um die perfekten Lichtbedingungen und Ausrichtungen des Nanomaterials zur Eliminierung beider Bakterientypen zu finden und in Experimenten erfolgreich an multiresistenten Staphylococcus-­Stämmen und panresistenten Pseudomonas-Stämmen zu testen.

Bei den angestellten Versuchen konnte bereits nach 10 Tagen eine Wundheilung nach vorheriger Infektion von Mäusen mit den beiden resistenten Bakterienstämmen erreicht werden, wohingegen klassische Antibiotika erwartungsgemäß nicht anschlugen. Gespannt werden weitere Anwendungsgebiete dieses Wirkprinzips und eine Ausweitung auf weitere Bakterienstämme erwartet.