Neues Nanomaterial tötet antibiotikaresistente Bakterien

An der Arbeit beteiligt waren Forscher der Universität Münster und des CeNTech („Center for NanoTechnology“) – Chemiker um Prof. Dr. Luisa De Cola und Biologen um Prof. Dr. Berenike Maier. „Unsere Ergebnisse sind eine Premiere.

Wir haben erstmals gezeigt, dass es möglich ist, Nanopartikel mit folgenden drei Funktionen auszustatten: Die Partikel heften sich gezielt an Bakterien an, markieren sie und töten sie schließlich ab“, sagt Dr. Cristian Strassert vom Physikalischen Institut der WWU, der an der Studie federführend mitgewirkt hat.

Als Ausgangsmaterial verwenden die Forscher so genannte Zeolith-L-Nanokristalle. In einem einfachen und kostengünstigen Verfahren werden diese Nanopartikel mit einer Komponente versehen, durch die eine Anheftung der Partikel an die Bakterienoberfläche ermöglicht wird. Zusätzlich werden die Partikel mit einem Farbstoff ausgestattet, der unter dem Fluoreszenzmikroskop grün leuchtet und die Bakterien sichtbar macht.

Die Wirksamkeit der Nanopartikel beruht auf der Methode der „photodynamischen Therapie“: Bei Bestrahlung mit Licht wird eine Reaktion in Gang gesetzt, durch die die Bakterienzellen abgetötet werden. Dazu heften die Forscher einen dritten Stoff an die Nanokristalle an, der durch rotes Licht aktiviert wird und bestimmte aggressive Sauerstoff-Moleküle erzeugt. Diese Sauerstoff-Moleküle – „Singulett-Sauerstoff“ – starten eine Reaktionskette, welche die Bakterienzelle zerstört.

Bislang heften sich die neuen Nanopartikel über elektrostatische Wechselwirkung an Bakterienarten mit bestimmten Oberflächeneigenschaften („Gram-negativ“) an. Die Forscher arbeiten nun daran an, die Bindung auch an andere Bakterienarten zu ermöglichen und die Bindungsspezifität zu erhöhen. Dann könnte die Methode in Zukunft gezielt eingesetzt werden, um bestimmte Bakterien bei lokalisierten Erkrankungen zu bekämpfen.

„Darüber hinaus überlegen wir, ob die Methode nicht nur bei der Bekämpfung antibiotikaresistenter Bakterien eingesetzt werden könnte, sondern auch bei der Behandlung von Hautkrebs“, so Strassert. Dazu wollen die Wissenschaftler die Nanopartikel dazu bringen, gezielt an Krebszellen zu binden. „Falls das klappt, wäre es denkbar, dass die Nanopartikel in Zukunft in einer Creme auf die Haut aufgetragen werden könnten“, beschreibt Strassert seine Vision. „Durch Beleuchtung könnten die Partikel dann aktiviert und die Krebszellen zerstört werden.“

Literatur:

Strassert C.A. et al. (2009): Photoactive Hybrid Nanomaterial for Targeting, Labeling, and Killing
Antibiotic-Resistant Bacteria; Angew. Chem. Int. Ed. 48, 1-5
DOI: 10.1002/anie.200902837