Antibiotikaresistenzen 14.09.2023, 07:00 Uhr

Kampf gegen Bakterien: Schwarzer Phosphor ersetzt Antibiotika

Ein australisches Forschungsteam hat ein Material vorgestellt, das den Kampf gegen antibiotikaresistente Bakterien revolutionieren könnte. In Versuchen hat es 99 Prozent der Keime abgetötet.

Schwarzer Phosphor könnte bald so wertvoll für die Gesundheit sein wie Antibiotika.
Foto: Seamus Daniel, RMIT University

Schwarzer Phosphor könnte bald so wertvoll für die Gesundheit sein wie Antibiotika.

Foto: Seamus Daniel, RMIT University

Antibiotikaresistenzen sind eine große Bedrohung für die Gesundheit. Allein in der Europäischen Union sterben daran geschätzt jedes Jahr etwa 35.000 Menschen, und die Gefahr wächst. Denn nach wie vor werden in vielen Ländern Antibiotika unnötig verschrieben oder von den Patienten und Patientinnen nicht gemäß der Dosierungsanordnung eingenommen. Das erhöht das Risiko dafür, dass weitere Bakterienstämme Resistenzen gegen bestimmte Antibiotika entwickeln. Anders gesagt: Die Zahl der funktionstüchtigen Waffen gegen diese Krankheitserreger sinkt.

Tinte aus dem 3D-Drucker heilt Wunden

Fachleute fordern daher nicht nur einen sorgsameren Umgang mit Antibiotika, sondern auch die Entwicklung von Alternativen. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen vom australischen Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) und der University of South Australia (UniSA) haben jetzt eine Lösung vorgestellt: Sie setzen schwarzen Phosphor ein, um Infektionen zu behandeln und die Wundheilung zu unterstützen. Die ersten Ergebnisse sind erstaunlich.

Schwarzer Phosphor zerstört Bakterien effektiv

Schwarzer Phosphor ist die stabilste Form von Phosphor. Es handelt sich also um ein Mineral, das von Natur aus in vielen Lebensmitteln vorkommt. In ultradünner Form lässt es sich leicht mit Sauerstoff abbauen, was es ideal für die Abtötung von Mikroben macht. „Wenn sich das Nanomaterial zersetzt, reagiert seine Oberfläche mit der Atmosphäre und erzeugt sogenannte reaktive Sauerstoffspezies. Diese Spezies helfen letztendlich dabei, die Bakterienzellen zu zerstören“, sagt Sumeet Walia, Professor an der School of Engineering des RMIT.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR-Firmenlogo
Fachbereichsleitung Grün (m/w/d) Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR
Heilbronner Versorgungs GmbH-Firmenlogo
Planungsingenieur in den Bereichen Gas und Wasser (m/w/d) Heilbronner Versorgungs GmbH
Heilbronn Zum Job 
Flughafen München GmbH-Firmenlogo
Leiter Elektrotechnik / Stromnetzprojekte (w/m/d) Flughafen München GmbH
Oberding Zum Job 
Intego GmbH-Firmenlogo
Servicetechniker / Field Service Engineer (m/w/d) - Einsatz in Kalifornien (USA) Intego GmbH
Erlangen Zum Job 
PohlCon GmbH-Firmenlogo
Anwendungsingenieur (m/w/d) PohlCon GmbH
Sumitomo Rubber Europe GmbH-Firmenlogo
Ingenieur FEA (m/w/d) Reifensimulation in Hanau Sumitomo Rubber Europe GmbH
Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt)-Firmenlogo
Bauingenieurin / Bauingenieur (m/w/d) (Master/Uni-Diplom) Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt)
Bergisch Gladbach Zum Job 
wpd infrastruktur GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Projektleiter Bau (m/w/d) wpd infrastruktur GmbH
Universität zu Köln-Firmenlogo
Bauingenieur*in oder Architekt*in (w/m/d) mit Vertiefung im Baubetrieb bzw. Projektmanagement Universität zu Köln
wpd infrastruktur GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Elektroingenieur (m/w/d) für nationale Wind- und Solarenergieprojekte wpd infrastruktur GmbH
wpd construction GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Projektleiter Elektrotechnik (m/w/d) wpd construction GmbH
Bietigheim-Bissingen Zum Job 
Universität zu Köln-Firmenlogo
Ingenieur*in (w/m/d) für Energiemanagement, Nachhaltigkeit und technische Gebäudeentwicklung Universität zu Köln
Boyd Weiler GmbH & Co. KG-Firmenlogo
CAD-Konstrukteur (m/w/d) Boyd Weiler GmbH & Co. KG
Weiler-Simmerberg Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Senior Ingenieur Systemintegration und KI-basierte Performancebewertung (w/m/d) TransnetBW GmbH
Stuttgart Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Systemführung Operative Betriebsplanung (w/m/d) TransnetBW GmbH
Stuttgart Zum Job 
Allbau Managementgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauprojektleiter (m/w/d) Allbau Managementgesellschaft mbH
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* im Anforderungsmanagement DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
WipflerPLAN Planungsgesellschaft-Firmenlogo
Bauingenieur / Bautechniker Kommunaler Tiefbau (m/w/d) WipflerPLAN Planungsgesellschaft
Donauwörth, Nördlingen, Pfaffenhofen an der Ilm, Lauf an der Pegnitz Zum Job 
VINCORION Advanced Systems GmbH-Firmenlogo
Information Security Manager (all genders) VINCORION Advanced Systems GmbH
Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences-Firmenlogo
Professur "Wirtschaftsinformatik und Datenbanken mit dem Schwerpunkt IT-Venture-Design, Digital Enterprise und innovativer Lehre in Makerspace-Settings (W2)" Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences
Düsseldorf Zum Job 

In der vorliegenden Studie wurde die Wirksamkeit von nanodünnen Flocken aus schwarzem Phosphor gegen fünf gängige Bakterienstämme getestet, darunter E. coli und arzneimittelresistente Staphylokokken. „Unsere antimikrobielle Nanotechnologie zerstörte rasch mehr als 99 Prozent der Bakterienzellen – deutlich mehr als die heute üblichen Methoden zur Behandlung von Infektionen“, sagt Walia.

Wirkung des schwarzen Phosphors ist vergleichbar mit Antibiotika

Sein Kollege Zlatko Kopecki, leitender Forscher der UniSA, führte mit seinem Team die präklinischen Versuche durch. Dafür trugen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen Nanoflocken des schwarzen Phophors täglich auf. Er vergleicht die Ergebnisse bei der Beseitigung von Wundinfektionen mit dem Antibiotikum Ciprofloxacin: Es kam zu einer beschleunigten Heilung, wobei sich die Wunden nach sieben Tagen zu 80 Prozent geschlossen hatten. Das Wirkprinzip haben die Forschenden auch an einigen Bakterien-Stämmen getestet, die bereits gegen zahlreiche Antibiotika resistent sind – mit Erfolg.

Ein wichtiger Aspekt sei zudem die Sicherheit: Der schwarze Phosphor tötet zwar die Bakterien, schädigt aber keine gesunden Zellen.

Patenschutz für schwarzen Phosphor in der Wundheilung beantragt

Das Forschungsteam entdeckte weitere positive Eigenschaften des schwarzen Phosphors. Das Material entfaltet seine antimikrobielle Wirkung nämlich auffällig schnell. Außerdem zersetzt es sich selbst, sobald die Infektionsgefahr beseitigt ist.

Der schwarze Phosphor kann beispielsweise in ein Gel zur Wundheilung integriert werden.

Foto: Seamus Daniel, RMIT University

Hier ist zu erkennen, wie der schwarze Phosphor die Bakterien angreift.

Foto: Aaron Elbourne and colleagues, RMIT University

„Das Schöne an unserer Innovation ist, dass es sich nicht einfach um eine Beschichtung handelt, sondern dass sie in gängige Materialien wie Plastik und Gele integriert werden kann, um sie antimikrobiell zu gestalten“, sagt Walia. In früheren Studien hatten die Forschenden schon gezeigt, dass schwarzer Phosphor zur Herstellung von Wundverbänden genutzt werden kann. Auch Implantate aus Titan oder medizinische Instrumente aus Kunststoff könnten durch das Mineral mit antibakteriellen Eigenschaften ausgestattet werden.

Das Team möchte jetzt mit Industriepartnern die nächsten Schritte gehen, um die Technologie bis zur Marktreife weiterzuentwickeln. Das RMIT hat Patentschutz für die schwarzen Phosphorflocken beantragt, einschließlich ihrer Verwendung in Wundheilungsformulierungen, einschließlich Gelen.

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.