19.07.2010

Silber soll Infektionen bei Implantaten verhindern

Forschende der Universität Freiburg sind einer neuen Methode auf der Spur, um die Oberflächen von Implantaten für Bakterien unwirtlich zu machen. Dank einer antibakteriellen Beschichtung mit Silberverbindungen sollen so Infektionen in der Implantationschirurgie verhindert werden.

Wenn künstliche Zahnimplantate, Hüftgelenke oder auch Herzklappen wieder aus dem Körper der Patienten entfernt werden müssen, sind häufig Bakterien Schuld. Diese binden sich an die Oberfläche von körperfremden Materialien, vermehren sich und lösen dadurch chronische Infektionen aus, die bisher wegen steigender Resistenz gegen Antibiotika nicht effektiv behandelt werden konnten. Ausserdem sind die Bakterien aufgrund der schlechten Durchblutung von Implantatoberflächen sehr schwierig zu erreichen. Die Arbeitsgruppe von Prof. Katharina M. Fromm vom Departement Chemie der Universität Freiburg arbeitet seit dreieinhalb Jahren im Rahmen des vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) finanzierten Projekts „New Anti-Bacterial Coatings for Implant Materials“ an einer Lösung dieses Problems der Implantationschirurgie.

Silber chemisch verpacken
Die Forschenden um Katharina Fromm haben mit ihren Silberverbindungen ideale Kandidaten für die antimikrobielle Beschichtung von Implantaten entdeckt und arbeiteten nun an der Entwicklung eines Verfahrens, um die Beschichtung erfolgreich anbringen zu können, beispielsweise auf Zahnimplantaten oder künstlichen Hüft- und Kniegelenken. Ausserdem soll die antibakterielle Wirkung der Silberverbindungen besser verstanden werden. Das interdisziplinäre Projekt befasst sich mit zwei Hauptaspekten: „Im Anwendungsbereich testen wir einerseits die Silberverbindungen – antimikrobielle Substanzen – direkt auf Implantatmaterialien bezüglich Bakterien, denn unsere Beschichtungen sollen die Bakterien ja abtöten“, erklärt Katharina Fromm. Parallel dazu wird die Biokompatibilität geprüft, denn die menschlichen Zellen sollen mit den Silberverbindungen harmonieren und nicht abgetötet werden. Der zweite Aspekt ist in der Grundlagenforschung angesiedelt, wo die Wechselwirkung von Silberionen mit Biomolekülen untersucht wird. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verfügen heute über moderne Methoden zur Untersuchung von Silberverbindungen und sind in der Lage, neue Verbindungen zu „designen“, so dass diese genau die Eigenschaften aufweisen, die für eine Anwendung im menschlichen Körper gefragt sind. Wie muss das Silber beispielsweise chemisch verpackt werden, damit es eine gute Wirkung zeigt? Beim „Design“ wird diesbezüglich nach den besten Varianten gesucht; je nach Art der chemischen Verpackung können Lichtstabilität und Löslichkeit von Silber unterschiedlich eingestellt werden. Dazu kombinieren die Forschenden Silberionen mit anderen Molekülen und prüfen das „Gesamtpaket“ im Anschluss auf dessen Biokompatibilität.

Von Zahnimplantaten bis zur plastischen Chirurgie
Die Silberbeschichtungen der Gruppe Fromm werden zurzeit nur auf Metalloberflächen, beispielsweise bei Zahnimplantaten und künstlichen Hüftgelenken, aufgetragen. Aber laut Katharina Fromm ist auch denkbar, dass Silberbeschichtungen auf Plastikoberflächen -Polymeren - verwendet werden. Herzschrittmacher, die aus verschiedenen Materialien bestehen - aus Polymeren und Metallen – könnten so beschichtet werden. In Zukunft sollen die gewonnen Erkenntnisse über Silberbeschichtungen auch die Forschung im Bereich anderer Anwendungen erleichtern, beispielsweise zur Beschichtung von Operationsliegen oder den Schrauben, welche die Orthopäden bei komplizierten Brüchen verwenden. Nicht zuletzt könnten die Beschichtungen dereinst in der plastischen Chirurgie von Nutzen sein: „Vielleicht stellt man in Zukunft gar Silberbeschichtungen für Brustimplantate her,“ so Fromm. Das Projekt läuft noch anderthalb Jahre weiter und wird von drei Forschenden der Universität Freiburg bearbeitet.

Kontakt:
Prof. Dr. Katharina M. Fromm, Department für Chemie, Universität Freiburg, 026 300 87 32, katharina.fromm@unifr.ch

Quelle:
Dienst für Kommunikation und Medien, 026 300 70 34, communication@unifr.ch