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Behandlung von Infektionen mit elektrischem Strom

03.11.2019

Die ursprüngliche Methode, entwickelt von Wissenschaftlern der Swanson School of Engineering (SSOE) der University of Pittsburgh (USA), dient der Behandlung von Infektionen, die durch Metallimplantate verursacht werden. Die Forscher schlagen vor, eine elektrochemische Therapie einzusetzen, um die Fähigkeit von Antibiotika, Mikroben abzutöten, zu erhöhen.

Titan hat viele Eigenschaften, die es zu einem geeigneten Material für Implantate machen: geringe Dichte, hohe Steifigkeit, hohes Verhältnis von biomechanischer Festigkeit zu Gewicht und Korrosionsbeständigkeit. Heute werden verschiedene Arten von Implantaten aus Titan hergestellt: von Zahn- bis zu Gelenkprothesen. Allerdings gibt es bei Metallimplantaten ein hartnäckiges Problem: Ihre Oberfläche ist ein idealer Ort für Keime, die zu chronischen Infektionen und Entzündungen im umliegenden Gewebe führen. So versagen etwa fünf bis zehn Prozent der Zahnimplantate und müssen innerhalb von 10 bis 10 Jahren entfernt werden, damit sich die Infektion nicht auf das Blut und andere Organe ausbreitet.

Hinzu kommt die „Antibiotika-Krise“: Viele Mikroben entwickeln Resistenzen gegen bestimmte Medikamente. Wissenschaftler der University of Pittsburgh haben einen Weg gefunden, Antibiotika bei der Bekämpfung von Infektionskrankheiten zu unterstützen.

Die Essenz ihrer Methode besteht darin, dass ein schwacher elektrischer Strom durch ein Metallimplantat geleitet wird. Die Ladung schädigt die Zellmembran der Mikrobe, die am Implantat befestigt ist, während sie das umgebende gesunde Gewebe nicht schädigt. Schäden erhöhen die Durchlässigkeit der Bakterienzelle, wodurch die Mikrobe anfälliger für Antibiotika wird. Die meisten Antibiotika zielen normalerweise auf Zellen ab, die sich vermehren und ruhende, ruhende Mikroben umgehen – was zu erneuten Infektionen führen kann. Die elektrochemische Therapie verursacht Stress in allen mikrobiellen Zellen, einschließlich der schlafenden.

Die Forscher testeten ihre Technologie gegen Candida albicans (C. albicans), eine der häufigsten und schädlichsten Pilzinfektionen im Zusammenhang mit Zahnimplantaten.

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Das neue Material eignet sich besonders für die Herstellung von Kleinteilen mit komplexer Form, die keiner hohen Hitze ausgesetzt sind. Allerdings ist der Herstellungsprozess immer noch sehr langwierig: Es dauert 3-4 Stunden, um einen kleinen Bolzen herzustellen.

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