Ein Protein, das Flöhen ihre Sprungkraft verleiht, wurde zum Austreiben von Bakterienzellen eingesetzt. Laborergebnisse belegen das Potenzial des Materials zur Vorbeugung von Infektionen bei medizinischen Implantaten.
Bei der Gemeinschaftsstudie unter der Leitung von Forschern der RMIT University in Australien handelt es sich um den ersten gemeldeten Einsatz antibakterieller Beschichtungen aus Resilin-mimetischen Proteinen, um die Anheftung von Bakterien an eine Oberfläche vollständig zu verhindern.
Die leitende Studienautorin Professor Namita Roy Choudhury sagte, die Entdeckung sei ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu ihrem Ziel, intelligente Oberflächen zu schaffen, die das Wachstum gefährlicher Bakterien, insbesondere antibiotikaresistenter Bakterien wie MRSA, auf medizinischen Implantaten verhindern.
„Diese Arbeit zeigt, wie diese Beschichtungen angepasst werden können, um Bakterien wirksam zu bekämpfen – nicht nur kurzfristig, sondern möglicherweise auch über einen langen Zeitraum“, sagte sie.
Trotz Sterilisation und Infektionskontrollen finden sich nach Operationen häufig Bakterien auf Implantaten. Diese können zu Infektionen führen, die Antibiotika erfordern. Da Antibiotikaresistenzen jedoch immer häufiger auftreten, sind neue Präventionsmaßnahmen erforderlich.
„Die Antibiotikaresistenz hat zu einem größeren Interesse im Bereich selbststerilisierender Materialien und der einfachen Herstellung antibakterieller Oberflächen geführt“, sagte Choudhury.
„Daher haben wir diese Oberfläche so konzipiert, dass die anfängliche Anhaftung von Bakterien und die Bildung eines Biofilms vollständig verhindert werden, um die Infektionsraten zu senken.“
Choudhury sagte, zu den möglichen Anwendungen könnten Sprühbeschichtungen für chirurgische Instrumente, medizinische Implantate, Katheter und Wundverbände gehören.
Resilin zur Rettung
Resilin, ein in Insekten vorkommendes Protein, ist für seine bemerkenswerte Elastizität bekannt – es ermöglicht Flöhen, in Mikrosekunden mehr als das Hundertfache ihrer eigenen Körpergröße zu springen –, aber es ist auch extrem widerstandsfähig und biokompatibel.
„Diese außergewöhnlichen Eigenschaften und die Ungiftigkeit machen Resilin und Resilin-mimetische Proteine ??ideal für viele Anwendungen, die flexible, haltbare Materialien und Beschichtungen erfordern“, sagte Choudhury.
„Diese Anwendungen reichen von der Gewebezüchtung und Arzneimittelverabreichung bis hin zu flexibler Elektronik und Sportgeräten, aber dies ist die erste veröffentlichte Arbeit über seine Leistung als antibakterielle Beschichtung.“
Das Team erstellte mehrere Beschichtungsarten aus veränderten Resilinformen und testete dann ihre Wechselwirkungen mit E.coli-Bakterien und menschlichen Hautzellen unter Laborbedingungen.
Die Studie zeigte, dass die veränderten Proteine ??in Nanotröpfchenform, die sogenannten Koazervate, die Bakterien zu 100 % abwehrten und sich gleichzeitig gut in gesunde menschliche Zellen integrierten, was für den Erfolg medizinischer Implantate von entscheidender Bedeutung ist.
Der leitende Studienautor vom RMIT, Dr. Nisal Wanasingha, sagte, dass die große Oberfläche der Nanotröpfchen sie besonders gut in die Lage versetze, mit Bakterien zu interagieren und sie abzuwehren.
