Goldstrahler verbrennen Bakterien auf Implantaten

Im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen kann eine neue Technologie, die an der Technischen Hochschule Chalmers in Schweden entwickelt wurde, von großer Bedeutung sein, wenn beispielsweise Hüft- und Knieimplantate operativ eingesetzt werden. Durch Erhitzen kleiner Nanostäbe aus Gold mit Nahinfrarotlicht (NIR) werden die Bakterien abgetötet und die Oberfläche des Implantats wird steril. Die Forscher präsentieren nun eine neue Studie, die das Verständnis dafür verbessert, wie die Goldstäbe durch Licht beeinflusst werden und wie sich die Temperatur in ihnen messen lässt.

Bei chirurgischen Eingriffen kann es zu Infektionen kommen. Das Risiko steigt deutlich, wenn Fremdkörper wie Knieprothesen in den Körper implantiert werden. Die Anwesenheit dieser Stoffe schwächt das Immunsystem des Körpers und erfordert häufig eine Antibiotikabehandlung. Bei Infektionen sind häufig hohe Antibiotikadosen und lange Behandlungszeiten erforderlich, manchmal lebenslang. Dies birgt das Risiko einer erhöhten Antibiotikaresistenz, die von der WHO als eine der größten Bedrohungen für die menschliche Gesundheit angesehen wird.

Bei der von den Forschern bei Chalmers entwickelten Technologie werden nanometergroße Goldstäbe an der Implantatoberfläche befestigt. Wenn Nahinfrarotlicht (NIR) auf die Oberfläche des Implantats trifft, erhitzen sich die Stäbe und wirken als winzige Heizelemente. Da die Heizelemente so klein sind, entsteht eine sehr lokale Erwärmung, die alle Bakterien auf der Oberfläche des Implantats abtötet, ohne das umliegende Gewebe zu erhitzen.

„Die Goldstäbe absorbieren das Licht, die Elektronen im Gold werden in Bewegung gesetzt und schließlich geben die Nanostäbe Wärme ab. Man könnte sagen, dass die Goldnanostäbe wie kleine Bratpfannen funktionieren, die die Bakterien zu Tode braten“, sagt Maja Uusitalo, Doktorandin bei Chalmers und Hauptautorin der Studie, die in der Zeitschrift Nano Letters veröffentlicht wurde .

Quelle:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c03472