Nano-Silber gegen Antibiotika-Resistenz
(Innovationsgesellschaft) Der übermässige Gebrauch von Antibiotika während der letzten 50 Jahren hat zu immer mehr bakteriellen Resistenzen gegen Antibiotika geführt. In den letzten Jahren wurden deshalb die antibakteriellen Eigenschaften von Nanosilber untersucht. Allerdings können die Baktieren auch gegen Nano-Silber Resistenzen entwickeln. Forscher haben nun den Mechanismus der Resistenzbildung bei Bakterien entdeckt und gleichzeitig auch dessen Umkehrung. Damit lässt sich die Resistenzbildung gegen Nano-Silber ausschalten und Nano-Silber könnte damit zu einer „Silver-Bullet“ im Kampf gegen multiresistente Keime werden.
Wissenschaftler der Palacký University (UP) in Olomouc haben einen Mechanismus entdeckt, der es Bakterien erlaubt, sich gegen Nanosilber zu verteidigen. Dieser Mechanismus bedingt keine genetische Änderung und unterscheidet sich somit massgeblich von den Mechanismen, die gewöhnlich zur Antibiotika-Resistenz beitragen. Die Wissenschaftler haben weiter einen Weg gefunden, um diese bakterielle Resistenz gegen Nanosilber zu unterdrücken. Dies wiederum könnte eine wichtige Rolle bei der Bewältigung der globalen Antibiotika-Krise spielen.
"Es ist bekannt, dass Nanosilber seine antimikrobielle Wirkung verliert, wenn die Partikel zusammenkommen und grössere Partikel (sog. Aggregate) bilden. Wir haben herausgefunden, dass flagellare Bakterien diese Achillesferse ausnutzen können: Nach wiederholter Exposition gegenüber Nanosilber beginnen sie das Protein Flagellin in ihrer Flagella zu produzieren. Dieses Protein reduziert die abstossenden Kräfte zwischen den Nanopartikeln und wirkt wie Leim, was dazu führt, dass die Partikel aneinanderkleben und somit ihre antibakterielle Wirkung verlieren", erklärt Aleš Panáček vom RCPTM, der Hauptautor der Studie und identifiziert so einen einzigartigen Resistenzmechanismus.
Anders als bei Resistenz gegen konventionelle Antibiotika, haben Wissenschafter einen Weg gefunden, um dieses Problem zu lösen. "Die Resistenz gegen Nano-Silber kann einfach überwunden werden, indem man Substanzen zugibt, welche die Formation und Freisetzung von Flagellin verhindern. Geeignete Substanzen findet man unter anderem in Granatäpfeln. Wenn diese Substanzen zusammen mit Nanosilber appliziert werden, produzieren die Bakterien kein Flagellin mehr und verlieren in der Folge ihre Resistenz gegen Nanopartikeln", erläutert Libor Kvítek vom RCPTM.
Die tschechischen Wissenschaftler sehen die Entdeckung dieses Mechanismus als eine gute Nachricht "Jedes Jahr sterben hunderttausende Patienten, weil Antibiotika ihre Wirkung gegen Bakterien verlieren, welche die Resistenzen durch genetische Veränderungen entwickelt haben. Beim überraschenden Resistenzmechanismus, den Bakterien durch wiederholte Exposition gegenüber Nanosilber entwickeln, ist jedoch wichtig, dass dieser Mechanismus keine genetische Grundlage hat", sagt Milan Kolář, Vorsitzender des Departements für Mikrobiologie an der medizinischen Fakultät der Palacký University
Laut den Forschern hat Nanosilber noch viel mehr zu bieten im Kampf gegen bakterielle Infektionen. Das Team aus Olomouc hat eine durch europäische und amerikanische Patente geschützte Technologie entwickelt, die starke chemische Bindungen nutzt, um Nanosilber an Materialien wie Plastik, Metalle oder Textilien zu heften. "Diese Art von antimikrobieller Oberflächenbehandlung verhindert die Bildung von Bakterienbelägen. Mehrere Firmen in Europa haben Interesse an der Verwendung gezeigt. Wir glauben, dass dies der Weg der Zukunft ist, weil das stabile Binden von Nanosilber ihre Aggregation, und somit das Entstehen von Flagellin-basierter Resistenz verhindert, während zeitgleich das Austreten der Nanopartikel in den Körper oder die Umwelt verhindert wird", sagt Radek Zbořil, Direktor des RCPTM und ein Co-Autor der in Nature Nanotechnology publizierten Studie.
Quelle: https://nano-magazine.com/news/2018/1/23/silver-offers-hope-of-solving-the-antibiotics-crisis
Ursprünglicher Artikel: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29203912