Antibiotikaresistente Bakterien (gelb) können zu schweren, schlecht behandelbaren Wundinfektionen führen.
Gerade bei komplexen Wunden stellt sich heute immer häufiger das Problem der Antibiotikaresistenz, da Bakterien wie etwa Staphylokokken unempfindlich gegen die einstige Wunderwaffe der Medizin geworden sind. Forscher der Empa haben daher Zellulosemembranen entwickelt, mit denen sich derartige Infektionen im Keim ersticken lassen.
Durchmesser unter einem Mikrometer
Das Team um Empa-Forscherin Katharina Maniura vom „Biointerfaces“-Labor in St. Gallen stellte hierzu feine Membranen aus pflanzlicher Zellulose mittels Elektrospinning her, so eine Empa-Pressemitteilung. Die Zellulosefasern mit einem Durchmesser unter einem Mikrometer wurden zu einem zarten dreidimensionalen Gewebe in mehreren Schichten gesponnen. Besonders flexibel und gleichzeitig stabil wurden die Membranen, nachdem die Forscher zusätzlich das Polymer Polyurethan mit eingesponnen hatten.
Yoga für Bindegewebszellen: In Gegenwart der multifunktionalen Eiweißbausteine einer Zellulose-Oberfläche heften sich menschliche Bindegewebszellen (Fibroblasten), wie erhofft, besser an und beginnen, sich gleichmäßig zu verteilen.
Um einen antibakteriellen Effekt zu erzielen, entwarfen die Forscher multifunktionale Eiweißbausteine – sogenannte Peptide –, die sich einerseits an die Zellulosefasern binden können und andererseits eine antimikrobielle Aktivität aufweisen. Diese Peptide haben den Vorteil, dass sie einfacher herzustellen sind und stabiler bleiben als größere Proteine, die empfindlicher auf die chemischen Bedingungen in einer Wunde reagieren.
Hautfreundliche Membranen
Behandelte man die Zellulosemembranen mit einer derartigen Peptidlösung, sättigte sich das Faserngerüst mit den Eiweißbausteinen. In Zellkulturexperimenten wiesen die Forscher daraufhin nach, dass die peptidhaltigen Membranen für menschliche Hautzellen gut verträglich sind. Für Bakterien wie Staphylokokken, die häufig in schlecht heilenden Wunden zu finden sind, waren die Zellulosemembranen hingegen ein Todesurteil. „In Bakterienkulturen wurden mehr als 99,99 Prozent der Keime durch die peptidhaltigen Membranen abgetötet“, so Maniura.
Künftig sollen die antimikrobiellen Membranen zudem mit weiteren Funktionen ausgestattet werden. Maniura weiter: „Die Peptide könnten beispielsweise mit Bindungsstellen funktionalisiert werden, die eine kontrollierte Abgabe von weiteren therapeutischen Wirkstoffen ermöglichen.“
