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Forschende der ETH Zürich haben eine neuartige Kunststofffolie entwickelt, die mit Nanopartikeln aus Silber und Calciumphosphat beschichtet ist. Da sie für Bakterien tödlich ist, kann sie in Spitälern und in der Lebensmittelindustrie zur Eliminierung von Keimen genutzt werden.
Seit rund 3000 Jahren ist bekannt, dass Silber antiseptisch ist und desinfizierend wirkt. Wohlhabende Haushalte benutzten deshalb Silbergeschirr, ärmere Leute legten Silbermünzen in die Milchkanne. Silber wurde medizinisch genutzt, bevor es von Antibiotika abgelöst wurde. Seit Beginn des Zeitalters der Nanotechnologie erlebt das Edelmetall in der Medizin eine Art Renaissance. Medizinische Geräte, Prothesen, Krankenhausmobiliar oder gar Krankenhauswäsche werden damit ausgekleidet, ummantelt oder angereichert.
Kombination aus Silber und Calciumphosphat
Bis anhin war es jedoch nicht möglich, das Edelmetall gezielt und dosiert einzusetzen. Nun hat die Forschergruppe von Wendelin Stark, Assistenzprofessor am Institut für Chemie und Bioingenieurwissenschaften der ETH Zürich, eine mit Silber und Calciumphosphat beschichtete Kunststofffolie entwickelt, die diese Bedingungen erfüllt und zudem selbstdesinfizierend wirkt. Die Kombination der beiden Stoffe wirkt beispielsweise auf das Bakterium Escherichia coli, das oft für Darminfektionen verantwortlich ist, bis zu 1000 Mal tödlicher als herkömmliche Silberpräparate. Konkret bedeutet dies, dass innert 24 Stunden von bis zu 1'000'000 Bakterien weniger als ein Bakterium überlebte.
Als Nahrung getarnt
Die Bakterien nutzen Calcium für ihren Stoffwechsel. Die 20 bis 50 Nanometer grossen Calciumphosphat-Partikel werden von den Mikroorganismen als Nahrung aufgenommen. Dabei werden tausende, 1-2 Nanometer kleine Silberpartikel, die von den Forschern auf die Calcium-Nahrung aufgetragen wurden, freigegeben. Diese kleinsten Silberpartikel töten die Bakterien und verhindern die Vermehrung der Keime.
Anwendung als Folie
Die Polymerfolie der Gruppe von Wendelin Stark sondert Silber nur gezielt und in der richtigen Dosis ab, wenn überhaupt wachsende Bakterien in der Nähe sind. Das an Calciumphosphat anhaftende Silber wird nur entsprechend der Menge freigesetzt, die das Bakterium an Calciumphosphat konsumiert. Das spart Kosten, ist effizient und weniger belastend für die Umwelt. "Wir haben eine Methode entwickelt, die leicht anzuwenden ist und in naher Zukunft in Spitälern Patienten einen hohen Nutzen bringen kann", so Stark.
Um den Effekt am besten zu nutzen, wird eine Folie mit den Nanopartikeln aus Silber und Calciumphosphat beschichtet. Die Luzerner Firma Perlen Converting AG, die bereits an der Entwicklung beteiligt war, wird nun grössere Mengen solcher Folien herstellen. Sie soll in Spitälern an den neuralgischen Punkten der Keimübertragung eingesetzt werden. Türklinken, Betten oder Sanitäranlagen, die mit der selbstdesinfizierenden Folie beklebt werden, könnten Patienten vor den gefürchteten und oft gefährlichen Krankenhauskeimen schützen.
Literatur: Loher S, Schneider OD, Maienfisch T, Borkony S, Stark WJ. Microorganism-Triggered Release of Silver Nanoparticles from Biodegradable Oxide Carriers Allows Preparation of Self-Sterilizing Polymer Surfaces. Small. 2008; 4 (6), 824-832. doi: 10.1002/smll.200800047.
Weitere Informationen:
ETH Zürich
Prof. Jan Wendelin Stark
Inst.f.Chemie-/Bioingenieurwissenschaften
Tel: +41 (0)44 632 09 80
wendelin.stark@chem.ethz.ch
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Information technology, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research results, Transfer of Science or Research
German
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