Sonochemische Prozesse verhindern Biofilmbildung
In Krankenhäusern sind Pseudomonas aeruginosa und Staphylococcus aureus die am häufigsten vorkommenden multiresistenten Keime. Man hat verschiedene Ansätze zur Verhinderung der Biofilmbildung verfolgt, wozu biologische Mechanismen und die Imprägnierung von medizinischen Vorrichtungen mit antimikrobiellen Mittel zählen, aber sie haben sich als ineffizient erwiesen. Das EU-finanzierte Projekt NOVO (Novel approaches for prevention and degeneration of pathogenic bacteria biofilms formed on medical devices e.g. catheters) hat nun den kostengünstigen, einstufigen, umweltfreundlichen Ultraschall zur Hemmung der Biofilmbildung erkundet, um neuartige antimikrobielle Beschichtungen und Materialien herzustellen. Zum Thema Beschichtungen untersuchten die Forscher die Wirksamkeit von anorganischen Nanopartikeln wie etwa Zinkoxid (ZnO) und Magnesiumfluorid (MgF2) und auch organischen Polymeren und Enzymen. Den Wissenschaftlern gelang es, Katheter mit anorganischen Teilchen zu beschichten, wobei MgF2 ein Hemmung der Biofilmbildung von über 70 % bewirkt. Der gesamte sonochemische Prozess zur Katheterbeschichtung dauerte weniger als 30 Minuten. Neben der Erhaltung der Biokompatibilität wurden die mit ZnO und MgF2 beschichteten Katheter nicht durch die Sterilisation mit Gammastrahlung und Ethylenoxid beeinträchtigt. Zudem entsprachen die Eigenschaften der beschichteten Katheter den rechtlichen Anforderungen. Mit der Beschichtung von Silikonkatheter mit organischen Polymeren konnte die Bakterienbiofilmbildung durch P. aeruginosa und S. aureus erfolgreich eingedämmt werden. Auch die Modifizierungsbedingungen für die organischen Lösungsmittel optimiert. Insbesondere Poly(katechin)-Trimethoprim und Poly(katechin)-Trimethoprim-Sulfamethoxazol zeigten eine Biofilmhemmung von über 80 %. Mit enzymatisch polymerisierten Phenolverbindungen und Phenolnanokapseln (NC) beschichtete Katheter lieferten ausgezeichnete Resultate. In Tests wies man bei einigen Bakterienarten mehr als 80 % antimikrobielle Aktivität nach. Ein Einsatz von Sulfobetainmethacrylat mit Phenolnanokapseln verbesserte die Biofilmhemmung um einiges. Parallel dazu immobilisierten die Wissenschaftler Enzyme wie Cellobiose-Dehydrogenase und Acylase auf Katheteroberflächen. Diese Beschichtungen erwiesen sich gleichermaßen wirksam bei der Eindämmung der Bildung von Biofilmen aus P. aeruginosa und S. aureus. Die NOVO-Produkte und Verfahren zur Beschichtung von medizinischen Vorrichtungen versprechen eine kostenwirksame und spürbare Eindämmung von im Krankenhaus erworbenen Infektionen, womit die Qualität der Gesundheitsversorgung und die Lebensqualität der Patienten verbessert wird. Darüber hinaus könnte die NOVO-Technologieplattform auch bei nichtmedizinischen Anwendungen, etwa bei Abwasserrohren, Rohrleitungen und Wasserbehandlungsmembranen zum Einsatz kommen. Für den Arbeitsmarkt wie auch die europäische Wirtschaft könnten hier Werte von mehreren Milliarden Euro zu erschließen sein.
Schlüsselbegriffe
sonochemisch, Biofilm, Katheter, Beschichtungen, medizinische Geräte, antimikrobiell, Antimikrobiotika, anorganische Nanopartikel
