Dringen Keime in eine Wunde ein, können sie eine dauerhafte Infektion auslösen, die sich im Körper ausbreiten und zu einer lebensgefährlichen Blutvergiftung (Sepsis) führen kann. Gerade bei komplexen Wunden stellt sich heute immer häufiger das Problem der Antibiotika-Resistenz: Manche Bakterien wie etwa Staphylokokken sind unempfindlich gegen die einstige Wunderwaffe der Medizin geworden. Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt (Empa) haben nun Cellulose-Membranen entwickelt, mit denen sich Infektionen durch antimikrobielle Bestandteile verhindern lassen.
Membranen aus Cellulose plus Polyurethan
Das Team um Empa-Forscherin Katharina Maniura vom Biointerfaces-Labor in St. Gallen stellte hierzu feine Membranen aus pflanzlicher Cellulose mittels Electrospinning her. Die Cellulosefasern mit einem Durchmesser von 1 µm wurden zu einem zarten dreidimensionalen Gewebe in mehreren Schichten gesponnen. Besonders flexibel und gleichzeitig stabil wurden die Membranen, nachdem zusätzlich das Polymer Polyurethan mit eingesponnen worden war.
Um einen antibakteriellen Effekt zu erzielen, entwarfen die Wissenschaftler multifunktionale Eiweißbausteine – so genannte Peptide –, die sich an die Cellulosefasern binden können und zudem eine antimikrobielle Aktivität aufweisen. Diese Peptide sind einfacher herzustellen als größere Proteine. Diese reagieren auch empfindlicher auf die chemischen Bedingungen in einer Wunde.
Peptidlösung sorgt für antimikrobielle Wirkung
Behandelte man die Cellulose-Membranen mit einer derartigen Peptidlösung, sättigte sich das Fasergerüst mit den Eiweißbausteinen. In Zellkulturexperimenten wiesen die Forscher daraufhin nach, dass die Peptid-haltigen Membranen für menschliche Hautzellen gut verträglich sind.
Für Bakterien wie Staphylokokken, die häufig in schlechtheilenden Wunden zu finden sind, waren die Cellulose-Membranen hingegen ein Todesurteil. „In Bakterienkulturen wurden über 99,99 Prozent der Keime durch die Peptid-haltigen Membranen abgetötet“, so Maniura.
Antimikrobiell – aber weitere Funktionen sind denkbar
Künftig sollen die antimikrobiellen Membranen mit weiteren Funktionen ausgestattet werden. „Die Peptide könnten beispielsweise mit Bindungsstellen funktionalisiert werden, die eine kontrollierte Abgabe von weiteren therapeutischen Wirkstoffen ermöglichen“, so Maniura.
