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Übertragung von Bakterien durch Telefone und Tastaturen mit spezieller Beschichtung verhinderbar


Weniger Ausbreitung von Krankheiten durch eine spezielle Beschichtung?

Bakterielle Infektionen werden häufig über Alltagsgegenstände übertragen. Durch eine spezielle lichtaktivierte antimikrobielle Beschichtung bei Telefonbildschirmen und Tastaturen könnte laut einer aktuellen Studie der Ausbreitung von Krankheiten entgegengewirkt werden.

Bei der Untersuchung des University College London wurde festgestellt, dass eine spezielle lichtaktivierte antimikrobielle Beschichtung die Ausbreitung von Krankheiten über Telefonbildschirme, Tastaturen oder auch Katheter und Atemschläuche verhindern könnte. Die Ergebnisse der Studie wurden in der englischsprachigen Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.

Wodurch werden therapieassoziierte Infektionen ausgelöst?

Telefonbildschirme, Tastaturen und die Innenseite von Kathetern und Atemschläuchen stellen eine Hauptquelle für sogenannte therapieassoziierte Infektionen (HCAIs) dar. Die bekanntesten therapieassoziierten Infektionen werden durch Clostridioides difficile (C. difficile), Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) und Escherichia coli (E. coli) verursacht. Diese treten häufig während einer stationären medizinischen oder chirurgischen Behandlung oder beim Besuch einer Einrichtung des Gesundheitswesens auf und stellen eine ernsthafte Gesundheitsbedrohung dar.

Neue Beschichtung benötigt schwächeres Licht

Die aktuelle Studie zeigt, dass eine lichtaktivierte antimikrobielle Beschichtung Bakterien schon bei geringer Intensität und Umgebungslicht (300 Lux) erfolgreich abtötet. Zuvor benötigten ähnliche Beschichtungen intensives Licht (3.000 Lux), wie es beispielsweise in Operationssälen zu finden ist, um ihre abtötenden Eigenschaften zu aktivieren.

Welche Rolle spielt Gold bei der Beschichtung?

Die neue bakterizide Beschichtung besteht aus winzigen Clustern aus chemisch modifiziertem Gold, die in ein Polymer mit Kristallviolett (einem Farbstoff mit antibakteriellen und antimykotischen Eigenschaften) eingebettet sind. Farbstoffe wie Kristallviolett sind vielversprechende Kandidaten für die Abtötung von Bakterien und die Sterilisierung von Oberflächen, da sie häufig zur Wunddesinfektion verwendet werden, berichten die Forschenden.

Was passiert, wenn der Farbstoff Licht ausgesetzt wird?

Wenn solche Farbstoffe hellem Licht ausgesetzt werden, erzeugen sie reaktive Sauerstoffspezies, die wiederum Bakterien abtöten, indem sie deren Schutzmembranen und DNA beschädigen. Dies wird verstärkt, wenn sie mit Metallen wie Silber, Gold und Zinkoxid gepaart werden, berichten die Forschenden.

Beschichtung könnte vielseitig eingesetzt werden

Die Forschenden waren überrascht zu sehen, wie effektiv die Beschichtung sowohl S. aureus als auch E. coli bei Umgebungslicht abtötet, was sie für den Einsatz in einer Vielzahl von Umgebungen im Gesundheitswesen vielversprechend macht. Die bakterizide Beschichtung wurde mit einer skalierbaren Methode hergestellt und es wurde untersucht, wie gut die Beschichtung S. aureus und E. coli unter verschiedenen Lichtbedingungen abtötet.

Wachstum der Bakterien untersucht

Die Probenoberflächen wurden entweder mit der bakteriziden Beschichtung oder einer Kontrollbeschichtung behandelt, bevor sie mit 100.000 koloniebildenden Einheiten (KBE) pro ml S. coli kontaminiert wurden. Das Wachstum der Bakterien wurde dann unter verschiedenen Lichtbedingungen zwischen 200 – 429 Lux untersucht.

Wie stark war das Wachstum der Bakterien reduziert?

Die Forschenden stellten so fest, dass bei Umgebungslicht eine Kontrollbeschichtung aus Kristallviolett in einem Polymer allein keine der beiden Bakterienarten abtötete. Unter den gleichen Lichtbedingungen führte die bakterizide Beschichtung jedoch zu einer Reduktion des Wachstums von S. aureus (um 3,3 log nach sechs Stunden) und von E. coli (um 2,8 log nach 24 Stunden).

Warum ist E. coli resistenter?

E. coli war dabei gegen die bakterizide Beschichtung resistenter als S. aureus, da es länger dauerte, bis die Anzahl der lebensfähigen Bakterien auf der Oberfläche signifikant reduziert wurde. Dies liegt vermutlich daran, dass E. coli eine Zellwand mit einer doppelten Membranstruktur hat, während S. aureus nur eine einzige Membranbarriere besitzt, mutmaßen die Forschenden.

Wasserstoffperoxid greift Zellmembranen chemisch an

Das Team entdeckte unerwartet, dass die Beschichtung Bakterien tötet, indem sie Wasserstoffperoxid produziert. Es wirkt, indem es die Zellmembran chemisch angreift, daher benötigt es länger, um Bakterien mit mehr Schutzschichten zu bekämpfen. Die Goldcluster in der Beschichtung sind der Schlüssel zur Erzeugung des Wasserstoffperoxids durch die Wirkung von Licht und Feuchtigkeit. Da die Cluster nur 25 Goldatome enthalten, wird im Vergleich zu ähnlichen Beschichtungen nur sehr wenig von diesem Edelmetall benötigt, was die Beschichtung für eine breitere Verwendung attraktiv macht. (as)

Autoren- und Quelleninformationen

Dieser Text entspricht den Vorgaben der ärztlichen Fachliteratur, medizinischen Leitlinien sowie aktuellen Studien und wurde von Medizinern und Medizinerinnen geprüft.

Quellen:

  • Gi Byoung Hwang, He Huang, Gaowei Wu, Juhun Shin, Andreas Kafizas et al.: Photobactericidal activity activated by thiolated gold nanoclusters at low flux levels of white light, in Nature Communications (Veröffentlicht 05.03.2020), Nature Communications


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