Raue Oberflächen auf Nanoebene vermindern Haftung von Krankenhauskeimen

Untersuchung zu Haftung von Bakterien : Saar-Forscher bringen den Kampf gegen Krankenhauskeime voran

Forscher der Saar-Uni haben zusammen mit Wissenschaftlern vom Karlsruher Institut für Technologie herausgefunden, wie Bakterien auf rauen Oberflächen in mikroskopischen Maßstäben haften.

Ihre Erkenntnisse könnten laut Uni dazu beitragen, dass multiresistente Keime, wie sie etwa in Krankenhäusern häufig vorkommen, künftig besser bekämpft werden können. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nanoscale“ veröffentlicht.

Bakterien der Art Staphylococcus aureus sind eine der Hauptursachen für Infektionen von Krankenhaus-Patienten. Die Uni erklärt, dass diese Krankheitserreger deshalb besonders gefährlich seien, weil sie auf natürlichen und künstlichen Oberflächen Biofilme bilden, die nur sehr schwer entfernt werden können. Solche Biofilme sind Lebensgemeinschaften von Bakterien, die an die jeweilige Umgebung angepasst sind und im Gegensatz zu frei schwimmenden Zellen resistenter gegenüber den Umgebungsbedingungen sind, so das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik.

Eine Möglichkeit, Infektionen vorzubeugen, besteht laut Uni darin, die Bildung von Biofilmen zu verhindern. In der Praxis seien vor allem Oberflächen verbreitet, die unter dem Mikroskop betrachtet unregelmäßig und rau sind, zum Beispiel Türklinken oder künstliche Implantate. Deren Struktur gleiche bei genauer Betrachtung einer Berg- und Tal-Landschaft.

In einer früheren Untersuchung konnten die Forscher um die Experimentalphysikerin Karin Jacobs und den Mikrobiologen Markus Bischoff der Saar-Uni bereits nachweisen, dass Bakterien an festen Oberflächen haften, indem viele einzelne Moleküle aus der Bakterienzellwand den Kontakt zur Oberfläche herstellen. Die Größe der Moleküle schwankt je nach Temperatur um bis zu 50 Nanometer (nm). Ein Nanometer entspricht einem milliardstel Meter.

Wie genau die Haftkraft der Moleküle mit der Struktur der Oberfläche zusammenhängt, war Teil der neuen Untersuchung, wie die Uni erklärt. Die Forscher haben dazu Siliziumoberflächen mit Nanostrukturen unterschiedlicher Größe hergestellt – im selben Größenbereich, in dem sich auch die Zellwandmoleküle bewegen. Danach maßen sie die Kräfte, mit denen die einzelnen Bakterienzellen an diesen Oberflächen haften. Dabei habe sich gezeigt, dass die Haftkraft abnimmt, je größer die Nanostrukturen werden.

Mathematiker Michael Klatt aus Karlsruhe hat dann die Siliziumoberflächen genau analysiert und konnte die Oberflächenstruktur in spezifische mathematische Maße übersetzen. Gemeinsam konnten die Forscher so zeigen, dass bei raueren Oberflächen größere Teile nicht als Haftfläche zur Verfügung stehen, da sie mehr „Täler“ aufweisen, die tiefer liegen als die Zellwandmoleküle. Damit gehe die Haftkraft der Bakterien im gleichen Maß zurück.

Diese Erkenntnisse könnten laut Uni dabei helfen, neue Materialien zu entwickeln, die die Bildung von Biofilmen und damit die Anhaftung von Bakterien verhindern. Das Ergebnis lasse sich auf verschiedene Bakterien und Materialien übertragen.

Mehr von Saarbrücker Zeitung