Wissenschaftler der James Cook University haben eine Technik entdeckt, bei der sie natürliche Pflanzenextrakte wie Teebaumöl als Beschichtung für medizinische Geräte verwenden. Dieser Prozess könnte Millionen Infektionen jährlich verhindern.
Professor Mohan Jacob, Leiter des Electrical and Electronics Engineering an der JCU, hat das Forschungsteam angeleitet. Er beklagt, dass zunehmend ungeplante Operationen durchgeführt werden, um Infektionen zu bekämpfen, die meist durch einen bakteriellen Biofilm an medizinischen Geräten verursacht werden. "Allein in den Vereinigten Staaten, werden rund 17 Millionen neue, durch Biofilme verursachte Infektionen gemeldet, die jedes Jahr zu rund 550.000 Todesfällen führen. Man geht davon aus, dass rund 80 Prozent der weltweit mit Operationen verbundenen Infektionen zur Bildung eines Biofilms führen", so Jacob.
Sein Team wandelt pflanzenbasierte Produkte, bekannt als sekundäre Pflanzenstoffe (PSMs), in polymere Beschichtungen für medizinische Geräte, wie Implantate, um. "Sie werden aus ätherischen Ölen und Kräuterextrakten gewonnen und haben ein relativ breites Spektrum antibakterieller Wirkung. PSMs sind kostengünstig, in kommerziellen Mengen erhältlich, aus erneuerbaren Ressourcen, mit begrenzter Toxizität und haben möglicherweise andere Mechanismen als synthetische Antibiotika, um Bakterien zu bekämpfen." Die Forschungsgruppe habe das hartnäckige Problem der Umwandlung von Pflanzenextrakten aus einem flüssigen in einen festen Zustand - in dem diese dann als Beschichtung für medizinische Geräte zum Einsatz kommen - ohne merklichen Effektivitätsverlust gelöst. Dr. Katia Bazaka, Forschungsberaterin und Teammitglied, erklärt das Vorgehen: "Wir benutzen Plasma gestützte Techniken in einem Reaktor, der die ätherischen Öldämpfe enthält. Wenn die Dämpfe einer Glimmentladung ausgesetzt werden, werden sie umgewandelt und siedeln sich auf der Oberfläche eines Implantats als solide, biologisch aktive Beschichtung mit guter antibakterieller Eigenschaft an. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes ist, dass wir keine anderen Chemikalien, wie Lösungsmittel, während des Herstellungsprozesses verwenden. Deshalb besteht nicht die Gefahr, dass schädliche Chemikalien in der Beschichtung zurückbleiben, oder dass sie die Oberfläche der Materialien beschädigen, auf die die Beschichtung aufgetragen wird. Dies macht den Herstellungsprozess außerdem umweltfreundlicher."
Professor Jacob bestätigt, dass die JCU Gruppe momentan weltweiter Vorreiter in der Entwicklung aus Pflanzen gewonnener Polymer-Filme ist. Professor Ian Atkinson, Direktor der JCU eResearch Unit und Mitwirkender an dem Projekt fügt hinzu, dass die Arbeit kürzlich auf Meeresorganismen ausgeweitet wurde, um das Wachstum von Biofilmen auf aquatischen Sensoren zu testen und ein möglicherweise folgendes Versagen zu vermeiden. "Eine weitere attraktive Eigenschaft dieser Beschichtungen ist ihre optische Transparenz, die zum Beispiel für die Beschichtung von Kontaktlinsen oder optischen Fenstern in aquatischen Sensoren wichtig sein könnte", sagte er. Professor Jacob und seine PhD Studenten arbeiten nun mit Dr. Peter Mulvey und Professor Jeff Warner zusammen am JCU-basierten Institute of Tropical Health and Medicine, um die Aktivität unterschiedlicher Bakterienarten auf die pflanzlichen Beschichtungen zu untersuchen.