Das Auftragen von Teebaumöl oder anderen natürlichen Pflanzenextrakten als Beschichtung für medizinische Geräte könnte möglich sein verhindern Millionen bakterieller Infektionen jedes Jahr, so Forscher der James Cook University in Australien.
Die Entdeckung erfolgt zu einer Zeit, in der immer mehr ungeplante Operationen zur Bekämpfung von Infektionen durchgeführt werden Biofilm, eine dünne Bakterienschicht, die sich auf der Oberfläche medizinischer Geräte bildet.
Man geht davon aus, dass solche Bakterien für 80 Prozent der chirurgischen Infektionen weltweit verantwortlich sind, die jedes Jahr zu etwa 550,000 Todesfällen führen.
Jetzt haben die Forscher eine Technik entwickelt, um ätherische Öle und Kräuterextrakte in Polymerbeschichtungen umzuwandeln, die die Bildung von Biofilmbakterien verhindern können.
Die Studie ist veröffentlicht in der Zeitschrift Polymere.
Antibiotische Eigenschaften von Pflanzenextrakten
Unter der Leitung von Mohan Jacob, ein Professor an der JCU Hochschule für Wissenschaft und Technik, wandte sich das Team Extrakten aus pflanzlichen Sekundärmetaboliten (PSMs) zu, um Bakterien zu bekämpfen.
Laut Jacob sind PSMs eine kostengünstige, umweltfreundliche Ressource, die ähnlich wie Antibiotika zur Bakterienbekämpfung eingesetzt werden kann.
„Sie werden aus ätherischen Ölen und Kräuterextrakten gewonnen und haben eine relativ starke antibakterielle Breitbandwirkung“, sagte Jacob in einer Erklärung. „PSMs sind eine kostengünstige erneuerbare Ressource, die in kommerziellen Mengen verfügbar ist, eine begrenzte Toxizität aufweist und möglicherweise andere Mechanismen zur Bakterienbekämpfung aufweist als synthetische Antibiotika.“
Obwohl die Forscher viele Arten von PSM untersuchten, konzentrierte sich das Team hauptsächlich auf das in Australien beheimatete ätherische Öl, Teebaumöl.
Erstellen einer Beschichtung
Da PSMs in flüssiger Form vorliegen, mussten die Forscher eine Möglichkeit entwickeln, sie in Feststoffe umzuwandeln, damit sie als Beschichtung für medizinische Geräte verwendet werden können.
Um dies zu erreichen, erklärt Jacob, erzeugen sie aus der Flüssigkeit ein flüchtiges Gas und leiten es durch ein hochenergetisches elektromagnetisches Feld, wo die chemischen Bindungen aufbrechen und sich mit einem anderen Molekül verbinden, um ein Polymer zu bilden.
Dieser Prozess ermöglicht es den Forschern, die Extrakte umzuwandeln, ohne zusätzliche Chemikalien einzuführen, die potenziell schädlich für die Beschichtung sein könnten.
„Der Hauptvorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass wir während des Herstellungsprozesses keine anderen Chemikalien wie Lösungsmittel verwenden.“ Katia Bazaka, ein außerordentlicher wissenschaftlicher Mitarbeiter am College of Science and Engineering, sagte in einer Erklärung. „Daher besteht keine Gefahr, dass potenziell schädliche Chemikalien in der Beschichtung zurückbleiben oder die Oberfläche des Materials, auf das die Beschichtung aufgetragen wird, beschädigen. Außerdem wird der Herstellungsprozess dadurch umweltfreundlicher.“
Bisher ist es den Forschern gelungen, Beschichtungen zu entwickeln, die die Bildung häufig vorkommender Bakterien, darunter Pseudomonas aeruginosa und Staphylococcus, verhindern können.
„Die Beschichtungen sind sehr gut geeignet, die Bildung von Biofilmen auf verschiedenen Oberflächen zu verhindern“, sagte Jacob.
Warum Pflanzen?
JCU ist derzeit der weltweite Pionier in der Entwicklung pflanzlicher Polymerfilme und veröffentlicht mehr als 70 Forschungsartikel und sechs Doktorarbeiten. Thesen zum Thema.
Aber warum sollte man sich auf Pflanzen konzentrieren?
Einerseits hat der übermäßige Einsatz synthetischer Antibiotika dazu geführt, dass sie bei der Bekämpfung von Bakterien zunehmend weniger wirksam sind. Wissenschaftler glauben, dass wir in eine Ära zurückfallen könnten, in der geringfügige Infektionen zu großen medizinischen Notfällen führen könnten, wenn nicht bald neue Strategien zur Infektionsbekämpfung entwickelt würden.
Und da eine Vielzahl von Pflanzen und pflanzlichen Extrakten natürliche, antibiotische Eigenschaften bieten, scheint dies eine naheliegende Lösung zu sein.
„Es ist immer wichtig, bessere antibakterielle Beschichtungen zu entwickeln und so die Infektionsrate zu reduzieren“, sagte Jacob.
Zukünftige Entwicklungen
Das Team arbeitet derzeit daran, die Beschichtungen auf weitere Bakterienarten zu testen, und arbeitet mit Forschern der JCU zusammen Australisches Institut für tropische Gesundheit und Medizin.
Darüber hinaus wurden die Arbeiten auch auf Meeresorganismen ausgeweitet, um das Wachstum von Biofilmen auf Wassersensoren und deren anschließendes Versagen zu verhindern.
„Ein weiteres attraktives Merkmal dieser Beschichtungen ist ihre optische Transparenz, die sehr wichtig sein kann, wenn Sie sie zur Beschichtung von Kontaktlinsen oder optischen Fenstern in Wassersensoren verwenden“, sagte er Ian Atkinson, Direktor der eResearch-Abteilung der JCU, der an der Forschung mitgearbeitet hat.
