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Mainzer Forscher entwickeln keimreduzierende Implantate

Innovative Materialien sollen Keimbesiedlung auf Implantaten verhindern

Mainz (13. Januar 2011) – Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz entwickeln derzeit Materialien, die das Entzündungsrisiko nach Operationen und in Wunden deutlich vermindern sollen.  Die Forscher arbeiten dazu in dem EU-Projekt EMBEK1 mit neun weiteren Forschungszentren und Industriepartnern aus Spanien, Großbritannien, der Schweiz und Deutschland zusammen. Die Studie ist auf drei Jahre angelegt und wird von der Europäischen Union mit 2,9 Millionen Euro gefördert.

Risiko von Wundentzündungen verringert

„Wir entwickeln Oberflächenbeschichtungen für Implantate und Wundauflagen, auf der die Keimbesiedlung nicht oder nur schwer möglich ist“, erklärt Dr. Renate Förch, Leiterin des Projekts und Wissenschaftlerin am MPI-P. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den problematischen Krankenhauskeimen Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeroginosa, die immer wieder neue Resistenzen auf Antibiotika zeigen. In einem entsprechenden Bericht verweist das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) darauf, dass  2010 bereits 25 Prozent aller Bakterienstämme immun gegen Antibiotika seien. Mit den am MPI-P erforschten Methoden könnten bakterielle Infektionen bei solchen medizinischen Eingriffen schon im Ansatz verhindert werden. Dabei müssen die Forscher zunächst die biologischen Mechanismen der Anhaftung von Keimen auf Oberflächen und die genetischen Sequenzen, die bei den Anhaftungsprozessen eine Rolle spielen, identifizieren und untersuchen. „Um die gewünschten Materialeigenschaften zu erzeugen, kommt bei uns die so genannte Plasma-Beschichtung von Oberflächen zum Einsatz“, erläutert Förch.

Das am MPI für Polymerforschung eingesetzte Verfahren beschichtet die Oberfläche der Materialien mit bestimmten Kunststoff-ähnlichen Materialien (Plasmapolymeren) und Zink freisetzenden Strukturen. Keime können auf solchen Oberflächen weder siedeln noch sich vermehren. Ein kooperatives Forscherteam aus Bath in Großbritannien hat sich alternativ dazu auf die Entwicklung einer abgewandelten Lösung basierend auf metallorganischen Hydrogelen spezialisiert. Eine weitere Forschergruppe der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) in St. Gallen fokussiert ihre Entwicklung auf Silber speichernde und freisetzende Nanostrukturen mittels Plasmatechnologie. Bei allen Lösungsansätzen müssen die Forscher jedoch auch die Bioverträglichkeit der Beschichtung sowie die Lagerbeständigkeit und Haltbarkeit berücksichtigen. Die biomedizinischen Eigenschaften werden von Forscherteams vom rechtsmedizinischen Institut des Universitätsklinikums Köln, der Universität Exeter (UK), Consejo Superio de Investigaciones Cientificas aus Barcelona (Spanien) und der Universitätsmedizin Mainz untersucht.

Gute Zukunftsaussichten für innovative Produktentwicklungen

Die beteiligten Forschungsteams treffen sich am 17. und 18. Januar 2011 in Köln, um eine Zwischenbilanz Ihrer zweieinhalbjährigen Arbeit zu ziehen. Die Ergebnisse aus dem Embek1 Projekt werden bereits in einem Folgeprojekt weiterentwickelt: Die BacterioSafe-Studie wird ebenfalls mit 3,4 Millionen Euro von der EU unterstützt. Im Rahmen dieser Studie werden am MPI-P Verfahren entwickeln, die sowohl die Freisetzung antibakterieller Stoffe auf Wundverbänden erlauben als auch das Vorhandensein pathogener Keime anzeigen. Dabei müssen die Forscher zunächst die biologischen Mechanismen krankheitsauslösender Keime identifizieren. Eben diese sollen die Freisetzung der Signalfarbstoffe und antibakteriellen Lösungen durch Nanokapseln und Nanovesikeln induzieren. Förch geht davon aus, dass nach dem erfolgreichen Abschluss des EMBEK1 Projekts im Sommer 2011 und der BacterioSafe-Studie in dreieinhalb Jahren erste innovative Produktentwicklungen schon bald praktische Anwendung finden werden. Renate Förch ist Redaktionsleiterin der wissenschaftlichen Zeitschrift „Plasma Processes and Polymers“ des Wiley-VCH Verlags in Weinheim und Projektleiterin einer Forschungsgruppe am MPI-P, in der sich 10 Forscherinnen und Forscher mit den Grundlagen der Plasmapolymerisation für biomedizinische Anwendungen beschäftigen. Förch nahm ihre Arbeit am Institut 1996 auf, nachdem sie ihre wissenschaftliche Karriere bereits in England und Canada begonnen und seit 1992 am Institut für Mikrotechnik in Mainz (IMM) gearbeitet hatte.

Hier finden Sie weiterführende Information zum EMBEK1-Projekt:
http://www.mpip-mainz.mpg.de/eu-projekte/embek1/

Und dem BacterioSafe Projekt:
http://www.mpip-mainz.mpg.de/eu-projekte/bacteriosafe/

Abb.: links: Zellen ohne antibakterielle Ausrüstung; rechts: Zellen mit antibakterieller Ausrüstung. Photo: Förch/MPI-P

Quelle: Max-Planck-Institut für Polymerforschung Mainz, 13.01.2011 (tB).