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Antibiotika-Alternativen: Antikörper aus Silikat sollen Mikroorganismen töten

Hefezelle mit Schale

Hauchdünne Schalen aus Silikat und Goldpartikeln sollen in Zukunft gefährliche Bakterien abtöten. Das von einem Forscherteam aus Großbritannien und den Niederlanden entwickelte System funktioniert ähnlich wie Antikörper nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, allerdings erkennt es nicht einzelne Moleküle, sondern die gesamte Oberfläche der Zielorganismen. Dank seiner präzisen Passform lagert es sich an die gewünschten Zellen an. Forscher um Vesselin Paunov von der University of Hull testeten das Prinzip an Hefezellen, an die sich die Nanoschalen selektiv anlagerten. Dann regten sie die Goldpartikel des Konstrukts mit Lasern an, so dass die entstehende Hitze die Hefezellen tötete. Das Verfahren soll nach dem Willen der Entwickler gegen alle Arten von Mikroorganismen und sogar Viren funktionieren.

Seitdem immer mehr Bakterien gegen klassische Antibiotika resistent werden, suchen Forscher intensiv nach alternativen Behandlungsmethoden. Das neue Verfahren basiert auf den molekularen Wechselwirkungen zwischen den schalenförmigen "Kolloid-Antikörpern", wie die Forscher ihre Kreation nennen, und der Oberfläche der Zellen. Je präziser die Konstrukte passen, desto stärker sind diese Kräfte.

Die Kolloid-Antikörper sind einfach Abgüsse der Zellhülle, in die Nanopartikel oder andere antimikrobielle Elemente eingebettet werden. Das Team erzeugte sie, indem es zuerst die Hefezellen mit einer Suspension von Goldnanopartikeln inkubierte. Auf die so mit Nanoteilchen bedeckten Zellen schieden sie eine stabile Silikatschicht ab. Anschließend entfernten sie die Zellen mit einer aggressiven Reinigungslösung und zerbrachen die Silikatabgüsse der Hülle in kleinere Bruchstücke. Die Fragmente formen die Zellen so präzise ab, dass man an ihrer Innenseite spezifische Oberflächenstrukturen erkennen kann.

In einer gemischten Kultur aus Hefezellen und dem stäbchenförmigen Bakterium Bacillus subtilis wiesen die Forscher nach, dass sich die Kolloid-Antibiotika selektiv nur an die Hefe anlagerten und diese bei Bestrahlung mit einem Laser auch sehr effektiv töteten. Nach Angaben der Forscher sind die Silikatschalen ungiftig und können neben Goldnanopartikeln auch andere antimikrobielle Materialien aufnehmen. Neben der Bekämpfung von Infektionen sehen sie Einsatzgebiete unter anderen beim Konservieren von Lebensmitteln.

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