Krankenhauskeime mögen keine nanorauen Oberflächen

(13.1.2014) Jedes Jahr erkrankt in Deutschland rund eine halbe Million Menschen im Krankenhaus an Infektionen. Bis zu 15.000 Menschen sterben pro Jahr daran. Eine Reihe dieser heimtückischen Infektionen entwickelt sich im Zusammenhang mit Im­plantatmaterialien und Medizinprodukten wie Hüft- oder Knieendoprothesen, Herz­klappen, Zahnimplantaten oder Kathetern.

Weil die Krankenhauskeime zunehmend Resistenzen gegen herkömmliche Antibiotika entwickeln, sind neue Wege zur Bekämpfung der schädlichen Mikroben dringend er­forderlich. Dazu entwickeln Materialwissenschaftler um Prof. Dr. Klaus D. Jandt von der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) nanoraue Oberflächen des Metalls Titan, auf denen sich die Mikroben nicht wohl fühlen sollen. Dieses Metall wird vor allem in Implantaten eingesetzt.

Ein wichtiger Schritt, um die Wirksamkeit der neuen antimikrobiellen Materialien zu prüfen, sind standardisierte Testsysteme. „Bisher gibt es eine ganze Reihe verschie­dener, nicht vergleichbarer Tests zur Prüfung antimikrobieller Eigenschaften von Ma­terialien“, erklärt Dr. Martin Roth vom Hans-Knöll-Institut (HKI) in Jena.

Die an den Forschungen beteiligte Doktorandin Claudia Lüdecke an einem Rasterelektronenmikroskop der Universität Jena. Auf den Monitoren sind Krankenhauskeime abgebildet. (Bild vergrößern)

Die Forscher von HKI und FSU haben jetzt ein neues Testsystem zur Untersuchung von Mikroben auf Materialien entwickelt. Damit konnte gezeigt werden, dass nur we­nige Mikroben auf nanorauen Titanoberflächen haften. Wird die Rauigkeit gesteigert, nimmt die Anzahl der auf der Materialoberfläche haftenden Mikroben stark zu. Auf be­stimmten nanorauen Materialoberflächen haben Mikroben kaum eine Chance zu haften. Als mögliche Erklärung für den beobachteten Effekt vermuten die Jenaer Forscher eine Fehlpassung zwischen der Geometrie der Materialoberfläche und der Form der Mikro­ben. Claudia Lüdecke, Doktorandin der Exzellenzgraduiertenschule „Jena School for Mi­crobial Communication“ und Mitarbeiterin an diesem Projekt, sagt: „Diese Ergebnisse könnten in Zukunft dazu beitragen, Implantat-assoziierte Infektionen in Krankenhäu­sern zu reduzieren.“

Ihre neuen Forschungsergebnisse haben die Jenaer Wissenschaftler in der internatio­nal renommierten Fachzeitschrift „PLOS ONE“ veröffentlicht - Original-Publikation:

• Claudia Lüdecke, Klaus D. Jandt, Daniel Siegismund, Marian J. Kujau, Emerson Zang, Markus Rettenmayr, Jörg Bossert, Martin Roth
• Reproducible Biofilm Cultivation of Chemostat-Grown Escherichia coli and Inves­tigation of Bacterial Adhesion on Biomaterials Using a Non-Constant-Depth Film Fermenter.
• PLoS ONE 9(1): e84837. doi: 10.1371/journal.pone.0084837