Forscher haben eine auf schwarzem Phosphor basierende Nanotechnologie entwickelt, die mehr als 99 % der arzneimittelresistenten Bakterien abtötet. Dieses innovative Material zersetzt sich bei Kontakt mit Sauerstoff und produziert reaktive Sauerstoffspezies, die Bakterien abtöten. Es kann in Wundauflagen, Implantaten und medizinischen Geräten zur Behandlung und Vorbeugung bakterieller Infektionen verwendet werden.

Der leitende Forscher Professor Sumeet Walia von der RMIT University sagte, die Studie zeige, wie ihre Innovation eine schnelle antibakterielle Wirkung entfalte und sich dann selbst auflöste, sobald die Infektionsgefahr beseitigt sei.

„Das Schöne an unserer Innovation ist, dass es sich nicht um eine einfache Beschichtung handelt – sie kann tatsächlich in die üblichen Materialien, Kunststoffe und Gele des Geräts integriert werden, wodurch es antimikrobiell wird“, sagte Walia von der School of Engineering des RMIT.

Eine von der RMIT University durchgeführte Studie zeigt, dass schwarzer Phosphor Mikroorganismen wirksam abtöten kann, wenn er als nanoskalige Schicht auf Oberflächen aufgetragen wird, die zur Herstellung von Wundauflagen und Implantaten wie Baumwolle und Titan verwendet werden, oder wenn er in Kunststoffe für medizinische Geräte eingearbeitet wird.

Schwarzer Phosphor ist die stabilste Form von Phosphor – ein Mineral, das natürlicherweise in vielen Lebensmitteln vorkommt – in einer ultradünnen Form, die sich in Gegenwart von Sauerstoff leicht abbaut und sich daher ideal zum Abtöten von Mikroorganismen eignet.

„Wenn ein Nanomaterial zerfällt, reagiert seine Oberfläche mit der Atmosphäre und erzeugt sogenannte reaktive Sauerstoffspezies“, sagte Walia. „Diese Arten tragen letztendlich dazu bei, Bakterienzellen zu zerreißen, und unsere antibakterielle Nanotechnologie eliminierte schnell mehr als 99 Prozent der Bakterienzellen und übertraf damit die derzeit gängigen Therapien zur Behandlung von Infektionen deutlich.“

Neue Forschungsergebnisse testeten die Wirksamkeit nanoskaliger schwarzer Phosphorflocken gegen fünf häufig vorkommende Bakterienstämme, darunter E. coli und den arzneimittelresistenten Staphylococcus aureus.

Der globale Krieg gegen Superbugs

Der leitende Forscher Dr. Aaron Elbourne von der RMIT University sagte, dass Gesundheitspersonal auf der ganzen Welt dringend neue Behandlungen zur Überwindung von Antibiotikaresistenzen benötige.

„Superbakterien – Krankheitserreger, die gegen Antibiotika resistent sind – stellen eine enorme Gesundheitsbelastung dar, und mit zunehmender Resistenz wird unsere Fähigkeit, diese Infektionen zu behandeln, immer schwieriger“, sagte Elben, leitender Forschungsmitarbeiter an der School of Science der RMIT University. „Wenn wir unsere Erfindung in der Klinik in die kommerzielle Realität umsetzen können, werden diese Superbakterien auf der ganzen Welt keine Ahnung haben, was sie getroffen hat.“

Der leitende Forscher Dr. Zlatko Kopecki von der University of South Australia und sein Team führten präklinische Studien durch, die zeigten, dass die tägliche topische Anwendung von Nanoblättern aus schwarzem Phosphor Infektionen deutlich reduzieren kann.

„Diese Behandlung war bei der Beseitigung von Wundinfektionen genauso wirksam wie das Antibiotikum Ciprofloxacin und beschleunigte die Wundheilung, mit einem Wundverschluss von 80 % innerhalb von sieben Tagen, was ermutigend ist“, sagte Dr. Kopecki.

Dr. Kopech, der auch als Forscher für pädiatrische Wundinfektionen bei der Channel 7 Children's Research Foundation tätig ist, sagte, Antibiotikabehandlungen würden immer seltener. „Wir müssen dringend neue nicht-antibiotische Alternativen zur Behandlung und Kontrolle von Wundinfektionen entwickeln. Schwarzer Phosphor scheint ins Schwarze zu treffen, und wir freuen uns darauf, dass diese Forschung in klinische Behandlungen chronischer Wunden umgesetzt wird“, sagte er.

Das Team hofft, mit potenziellen Industriepartnern zusammenzuarbeiten, um die Technologie zu entwickeln und Prototypen zu erstellen.