Bakterien ohne Antibiotika bekämpfen

Bakterien bilden die einfachste Lebensform auf unserer Erde. Und dennoch können die mikroskopisch kleinen Organismen große Wirkung haben. Sie verursachen Infektionen und Krankheiten in anderen Lebewesen, wie zum Beispiel dem Menschen. Glücklicherweise wurden Mittel entwickelt, die den Bakterien zu Leibe rücken. Verschiedenste Antibiotika wurden im Laufe der Medizingeschichte entwickelt. Großer Nachteil: Antibiotika greifen nur bestimmte Strukturen der Bakterien an. Die Mikroorganismen haben daher die Chance weiterzuwachsen und Resistenzen zu bilden. Ein Team aus internationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hat nun eine Lösung entwickelt, wie Bakterien effizient bekämpft werden können, ohne die Gefahr von Resistenzen.

Eine künstliche Zelle, die schädliche Bakterien aufspürt und „frisst“ ist das Ergebnis der Untersuchungen des wissenschaftlichen Teams des DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialen in Aachen in Zusammenarbeit mit der University of Pennsylvania, der Temple University, der RWTH Aachen und dem Max-Planck-Institut für medizinische Forschung. Mit Prof. Martin Möller und Prof. Ulrich Schwaneberg, waren ebenfalls zwei JARA-SOFT Wissenschaftler an der Arbeit beteiligt.

Sogenannte künstliche phagozytische Zellen auf Polymere- oder Lipidbasis entwickelte das Forscherteam. Die Bakterien binden zunächst an die Membran der Zelle an, diese stülpt sich ein und umschließt das Bakterium komplett. Im Inneren der synthetischen Zelle kann das Bakterium abgetötet werden. Dadurch, dass dieser Prozess in einem abgeschlossenen Raum stattfindet, können keine giftigen Abbaustoffe in den Organismus eindringen.
Im nächsten Entwicklungsschritt sollen die künstlichen Zellen „lernen“, verschiedene Bakterien zu unterscheiden. Hierzu möchte das Team natürliche Rezeptoren integrieren, die eine Unterscheidung der Bakterienstämme erst ermöglichen. Denkbar wäre dann zum Beispiel ein Einsatz der Zellen auf der Oberfläche von orthopädischen Implantaten. Hier platziert könnten sie Bakterien fangen und vernichten, ohne toxische Moleküle freizusetzen, die das Gewebe rund um das Implantat schädigen könnten. Somit würde sich auch die Lebensdauer der Implantate erhöhen. Darüber hinaus sind viele weitere Einsatzgebiete für die synthetischen Zellen denkbar.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nano Letters veröffentlicht.

Weitere Informationen stehen auf der Website des DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialen zur Verfügung.