Der Kampf gegen die Biofilmbildung
Biofilme sind eine bakterielle Gemeinschaft, die innerhalb einer selbst geschaffenen polymeren Matrix wächst, und treten häufig an in den Körper eingeführten medizinischen Vorrichtungen wie Kathetern auf. Ihr Wachstum wird wahrscheinlich von einem Quorum-Sensing (QS)-Kommunikationssystem gesteuert, das Bakterienzellen durch die Sekretion von kleinen hormonähnlichen Auto-Induktoren betreiben. Biofilme sind resistent gegen Immunantwort und Antibiotika, was sie zu einem wesentlichen Faktor für Morbidität und Mortalität bei Infektionen macht. Ziel des EU-geförderten Projekts NANOQUENCH (Novel coatings to prevent biofilm formation on urinary catheters based on nanoantibiotics and quorum quenching compounds) war die Entwicklung spezieller Verfahren zur Beschichtung von medizinischen Verweilvorrichtungen und zur Kontrolle mikrobieller Biofilme. Das Projekt konzentrierte sich auf die Entwicklung einer technologischen Plattform, um das QS abzuschalten, und auf neuartige antibakterielle Wirkstoffe, die die Biofilmbildung verhindern. Die Forscher entwickelten ihre Strategie mithilfe von gramnegativen Bakterien-Biofilmen von Escherichia coli und Pseudomonas aeruginosa, die auf Polystyroloberflächen oder auf Streifen und Kathetern auf Silikonbasis gebildet wurden. Sie fanden heraus, dass ein Mitglied der Hydrolase-Enzymfamilie, Acylase, Modell-QS-Signale effizient abbaute und P. aeruginosa-Biofilme hemmte. Darüber hinaus waren Nanokügelchen aus Biopolymer mit Antibiotika noch wirksamer bei der Abtötung von gramnegativen Bakterien als ihre nicht-behandelten Derivate. Für die Entwicklung von Antibiofilm-Oberflächen für medizinische Katheter wurden Silikonstreifen für Testzwecke verwendet. Unter Verwendung von Acylase und Polyethylenimin wurde eine effiziente Antibiofilm-Beschichtung Schicht für Schicht auf diesen Silikonstreifen aufgetragen. Die Beschichtungen hemmten wirksam die Anhaftung von Bakterien für bis zu 24 Stunden. In der Tat waren die Schichten funktionell stabil, nachdem sie sieben Tage mit Urin in Kontakt waren, und bewahrten ihre Biokompatibilität nach sieben Tagen in direktem Kontakt mit Haut-Fibroblasten. Es ist von Bedeutung, dass die Strategie von NANOQUENCH zur Verhinderung der Biofilmbildung auf Harnwegskathetern einen völlig neuartigen Ansatz verfolgte. Die Forscher waren in der Lage, die Biofilmbildung effizient zu verhindern und gleichzeitig die Entwicklung von bakterieller Resistenz gegen Antibiotika zu vermeiden.
Schlüsselbegriffe
Biofilm, Blasenkatheter, Quorum-Sensing, NANOQUENCH, Acylase, Polyethylenimin
