Durchbruch in der Nanomedizin 29.01.2014, 07:00 Uhr

Polymer aus PET bekämpft Pilze und Bakterien

Gegen Antibiotika resistente Bakterien und Pilze töten allein in den USA jedes Jahr 23.000 Menschen, und viele dieser mikrobiellen Infektionen ziehen sich die Betroffenen in Krankenhäusern zu. Wissenschaftler der Forschungsabteilung des IT-Konzerns IBM haben aus einem Polymer, das unter anderem in Kunststoffflaschen steckt, einen neuartigen antibakteriellen und fungiziden Stoff gewonnen, mit dem sich gefährliche Infektionen beseitigen lassen. 

Im IBM-Labor wird an der Herstellung des Ninja-Polymers gearbeitet.

Im IBM-Labor wird an der Herstellung des Ninja-Polymers gearbeitet.

Foto: Screenshot/IBM

Gegen Antibiotika und Fungizide resistente Mikroben sind ein wachsendes und schon heute bedrohliches Problem für die Menschen. Weltweit arbeiten viele Forscher an der Entwicklung neuer Antibiotika und Fungizide oder von mit virentötenden Bakterien überzogenen Versorgungsgütern.

Ein weiteres Forschungsziel ist ein biologisch aktives Material, das Löcher in die Membranen der Mikroben reißen kann, um sie so zu vernichten. Die Arbeitsweise dieser Stoffe ähnelt der natürlichen Abwehr des menschlichen Körpers mit Peptiden, die sich in die äußere Membran eines Bakteriums einhaken und es dann aufbrechen können.

Neues Polymer aus PET schafft auch schwierige Mikroben

Das Ninja genannte neue Polymer aus der IBM-Forschung, tausendmal kleiner als ein Sandkorn, kann problematische Pilzinfektionen und sogar Infektionen mit dem gefährlichen multiresistenten Krankenhauskeim Staphylococcus aureus (MRSA) bekämpfen. Die neue Substanz baut sich selbsttätig in einen polymerartigen Komplex zusammen. Bei Tierversuchen konnte das aus alten PET-Plastikflaschen gewonnene Material bereits Pilzinfektionen mit dem Hefepilz Candida albicans, der die Kandidose auslösen kann, von Mäuseaugen entfernen.

Künstlerische Darstellung des Ninja-Polymers.

Künstlerische Darstellung des Ninja-Polymers.

Foto: Screenshot/IBM

Noch wurde das Material aus der IBM-Forschung nicht am Menschen getestet. Der Mäusetest ist allerdings vielversprechend abgelaufen. Die Candida-Infektion der Maus wurde wesentlich effektiver bekämpft als mit den üblichen pharmakologischen Methoden. Und dabei gab es keinerlei feststellbare schädliche Nebenwirkungen.

Volle Wirksamkeit ohne Resistenzbildung

Selbst nach elf Behandlungen stellte sich bei den Versuchen keine Resistenz ein, wohingegen das Fungizid schon nach sechs Behandlungen nicht mehr anschlug.Dass keine Resistenzbildung erfolgt, scheint der Tatsache geschuldet zu sein, dass das neue Polymer nur die äußere Membran der Mikroben zerstört.

Antibiotika und Fungizide arbeiten wesentlich langsamer und lassen dadurch der Bakterienpopulation ausreichend Zeit, Resistenzen zu bilden. „Diese Biomaterialien greifen sofort an“, brachte das der Chemiker Kenichi Kuroda von der University of Michigan auf den Punkt.

Selbst multiresistente Bakterien wie MRSA können bekämpft werden

Das Team geht davon aus, dass ähnliche Stoffe auch gegen antibiotikaresistente Krankenhauskeime wie das gefürchtete Bakterium Staphylococcus aureus (MRSA) antreten könnten.

Krankenhauskeim MRSA.

Krankenhauskeim MRSA.

Foto: Wikimedia

In einem ersten Versuch hat das sogar schon funktioniert. Nach der Injektion einer speziell hergestellten Mischung in die Schwanzvene von Nagetieren konnte eine MRSA-Infektion in deren Blut bekämpft werden.

Die Entwicklung des neuen Materials geschah mit Techniken aus der Mikroelektronik, erläuterte Studienleiter James Hedrick. Die Materialien dieser Stoffgruppe werden auch „molekulare Gläser“ genannt.

Zunächst besteht die Mischung aus vielen individuellen Mikromolekülen, die sich dann im Wasser selbst zu größeren Strukturen verbinden, welche an Polymere erinnern, obwohl sie zwischen den einzelnen Molekülen schwächere Bindungen haben. Daraus folgt auch, dass sich das Material mit der Zeit zersetzt und wieder in seine Einzelbestandteile zerfällt und sich nicht im Körper, in Gewässern oder in der Nahrung anreichert.

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