Zikadenflügel als Vorbild 20.06.2014, 08:40 Uhr

Nanosäulen aus Titan machen Implantate bakterienresistent

Wieder einmal ist die Natur das beste Vorbild: Winzige Nanosäulen töten auf Zikadenflügeln Keime ab. Diese antibakterielle Eigenschaft haben Wissenschaftler für Implantate nutzbar gemacht, indem sie Nanosäulen aus Titan erschaffen haben.

Prof. Dr. Manfred Köller und Dr. Christina Sengstock zeigen die mikroskopisch vergrößerte Seitenansicht der nanostrukturierten Titanoberfläche. Sie hat ähnlich wie der Zikadenflügel antibakterielle Eigenschaften.

Prof. Dr. Manfred Köller und Dr. Christina Sengstock zeigen die mikroskopisch vergrößerte Seitenansicht der nanostrukturierten Titanoberfläche. Sie hat ähnlich wie der Zikadenflügel antibakterielle Eigenschaften.

Foto: Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil

Australische Wissenschaftler wissen es bereits seit einiger Zeit: Die Flügel der Zikade besitzen eine ganz besondere Struktur, die Keime abtötet. Gelangen Keime auf die Flügel des Insektes, bleiben sie an winzigen Nanosäulen haften. Es kommt zu mechanischen Spannungen und die bakterielle Zellwand des Keimes wird zerstört, so dass er schließlich abstirbt.

Wissenschaftler erschaffen Nanosäulen aus Titan

Wissenschaftler des Berufsgenossenschaftlichen Universitätsklinikums Bergmannsheil und der Ruhr Universität Bochum bedienten sich nun dem Wissen der Australier und bildeten erstmals die Säulenstruktur des Zikadenflügels mit Titan nach, das oftmals für Implantate verwendet wird. In Tests konnten sie bereits den antibakteriellen Effekt nachweisen. Ihr Ziel: Patienten, die Prothesen oder Implantate eingesetzt bekommen, sollen Bakterieninfektionen und nachfolgende Revisionsoperationen erspart bleiben.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Planung Netztrafostationen (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
VDI Technologiezentrum GmbH-Firmenlogo
Projekt Manager*in in der Projektträgerschaft Materialien für Bau und Infrastruktur VDI Technologiezentrum GmbH
Düsseldorf Zum Job 
Dyneon GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur (m/w/d) Dyneon GmbH
Burgkirchen an der Alz Zum Job 
FAULHABER-Firmenlogo
Versuchsingenieur (m/w/d) FAULHABER
Schönaich Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Leitender technischer Planer (m/w/d) Umspannwerke Excellence
Hannover Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Planungsingenieur (m/w/d) Versorgungsinfrastruktur Excellence
Braunschweig Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Elektrotechnik Wärmepumpen (m/w/d) Excellence
Göttingen, Hildesheim Zum Job 
Süwag Energie AG-Firmenlogo
Senior Projektmanager Netzschutz und Leittechnik (m|w|d) Süwag Energie AG
Frankfurt am Main Zum Job 
Süwag Energie AG-Firmenlogo
Senior Projektmanager Hochspannungsnetz (m|w|d) Süwag Energie AG
Frankfurt am Main, Pleidelsheim Zum Job 
Süwag Energie AG-Firmenlogo
Sachbearbeiter Messtechnik (m|w|d) Süwag Energie AG
Hofheim Zum Job 
Rohde & Schwarz Österreich GesmbH-Firmenlogo
Konstruktionsingenieur (m/w/d) für Hochleistungsverstärkersysteme Rohde & Schwarz Österreich GesmbH
Rohde & Schwarz Österreich GesmbH-Firmenlogo
Softwareentwickler (m/w/d) Embedded Systems Rohde & Schwarz Österreich GesmbH
Berlin, Stuttgart Zum Job 
FRITSCH Bakery Technologies GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Teamleiter (m/w/d) Mechanische Konstruktion - Transportsysteme FRITSCH Bakery Technologies GmbH & Co. KG
Markt Einersheim Zum Job 
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Leiter:in Automatisierung (w/m/d) im Bereich Planung und Bau Berliner Wasserbetriebe
battenfeld-cincinnati Germany GmbH-Firmenlogo
Project Engineer / Projektingenieur (m/w/d) im Vertrieb / Maschinenbau battenfeld-cincinnati Germany GmbH
Bad Oeynhausen Zum Job 
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Verkehrsingenieur:in Netze (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Patentingenieur (m/w/d) Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
Biberach an der Riß Zum Job 
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Ingenieur:in (w/m/d) Projektabwicklung Netze Berliner Wasserbetriebe
PRIMAGAS Energie GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Technik und Sicherheit im Außendienst PRIMAGAS Energie GmbH
Brandenburg, Sachsen, Mecklenburg-Vorpommern, Berlin Zum Job 
in-tech-Firmenlogo
Ingenieur Testautomatisierung (m/w/d) in-tech
verschiedene Standorte Zum Job 
So sieht die nanostrukturierte Oberfläche unter dem Rasterelektronenmikroskop aus. Die spitzen Säulen zerstören Keime und machen Implantate somit sicherer für Patienten.

So sieht die nanostrukturierte Oberfläche unter dem Rasterelektronenmikroskop aus. Die spitzen Säulen zerstören Keime und machen Implantate somit sicherer für Patienten.

Quelle: Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil

Für die Nachbildung der Flügelstrukturen verwendeten die Wissenschaftler Prof. Manfred Köller von der chirurgischen Forschungsabteilung am Bergmannsheil und Prof. Alfred Ludwig von der Ruhr Universität das sogenannte Magnetron-Sputter-Verfahren. Dabei handelt es sich um einen Beschichtungsprozess für Softcoatings. Damit konnten die Forscher Titan-Nanosäulen mit einer Höhe von 80 Nanometern herstellen.

Nanosäulen zerstören E.Coli-Bakterien

Mit einem anschließenden Test zeigten sie den Unterschied zwischen einer nanostrukturierten Oberfläche mit antimikrobieller Aktivität und einer komplett glatten Titanoberfläche. Dafür besiedelten die Wissenschaftler Testplättchen mit den zwei Bakterientypen Staphylococcus aureus und Escherichia coli. Mit Fluoreszenz-Farbstoffen konnten sie dann die Überlebensfähigkeit auf den Oberflächen feststellen. Das Resultat war eindeutig: Die Bakterienzahl auf der nanostrukturierten Oberfläche nahm schnell ab, die verbliebenen Keime zeigten eine irreguläre Morphologie und wurden letztendlich auch zerstört.

„Derzeit arbeiten wir daran, diese nanostrukturierten Titanoberflächen weiter zu entwickeln, sodass auch andere Bakterientypen angegriffen und bekämpft werden“, erklärt Prof. Manfred Köller. Dabei denken die Forscher derzeit hauptsächlich an Keime wie Staphylococcus aureus, der im schlimmsten Fall eine Lungenentzündung hervorruft.

 

Ein Beitrag von:

  • Petra Funk

Themen im Artikel

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.