Medizin/Materialforschung: Bakterien einfach aufspießen

Inspiriert von Zikaden

Inspiriert wurden die Forscherinnen und Forscher durch eine auf den Flügeln bestimmter Zikaden vorkommende Struktur mit antibakteriellen Eigenschaften: Die Flügel sind über und über mit winzigen Säulen aus wachsartigem Material besetzt, die nur rund 200 Nanometer klein sind und zur Beschädigung der Bakterienzellwand führen. „Bis dahin dachte man, Bakterien könnten in der Natur hauptsächlich über chemische Prozesse eliminiert werden“, erklärt Manfred Köller.

Einzelne Titanatome lagern sich zu Säulen zusammen

Die Beschichtung von Oberflächen mit Nanostrukturen ist eine Spezialität des Lehrstuhls Materials Discovery and Interfaces von Prof. Dr. Alfred Ludwig. Hier steht eine sogenannte Sputteranlage, mit der es gelang, die Nanosäulenstruktur der Zikaden fast identisch aus Metall zu generieren.

Nadine Ziegler arbeitet hier an ihrer Doktorarbeit. Sie nutzt ein besonderes Sputter-Verfahren namens Glancing Angle Deposition, kurz GLAD. „Dabei werden einzelne Titanatome durch ein Plasma aus einem Stück reinen Titans herausgelöst und in Richtung des Trägermaterials beschleunigt. Sie treffen schräg von der Seite auf“, erklärt sie. So entsteht eine Landschaft charakteristischer Nanosäulen aus Titanatomen. Tests mit Escherichia-coli-Bakterien zeigten, dass die Erreger sich auf so beschichteten Oberflächen nicht vermehren konnten.

Silberionen helfen, eine Infektion zu verhindern

Andere Arten von Bakterien mit dickerer Zellwand wie Staphylokokken zeigten sich allerdings unbeeindruckt. Um sie an der Anheftung zu hindern, entwickelten die Forscherinnen und Forscher eine Beschichtung der Nanosäulen mit noch viel kleineren Nanoflecken aus Silber und Platin. Die Anwesenheit des edleren Platins sorgt dafür, dass das Silber vermehrt korrodiert, sodass Silberionen freigesetzt werden. Diese wiederum schaden den Bakterien. „Dadurch, dass das Silber durch die Korrosion binnen dreier Tage verschwindet, haben wir ein selbstlimitierendes System, das in der ersten heiklen Phase nach der Operation eine Infektion verhindern soll“, fasst Manfred Köller zusammen.

Ausführlicher Beitrag in Rubin

Einen ausführlichen Beitrag zu dem Thema finden Sie im Wissenschaftsmagazin Rubin. Texte auf der Webseite und Bilder aus dem Downloadbereich dürfen unter Angabe des Copyrights für redaktionelle Zwecke honorarfrei verwendet werden. https://news.rub.de/wissenschaft/2019-10-28-medizin-materialforschung-material-spiesst-bakterien-auf

Pressekontakt

Prof. Dr. Manfred Köller
Chirurgische Forschung
Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil
Klinikum der Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 302 4750
E-Mail: manfred.koeller@bergmannsheil.de

Nadine Ziegler
Lehrstuhl Materials Discovery and Interfaces
Fakultät für Maschinenbau
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 27878
E-Mail: nadine.ziegler@rub.de

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