Nanogold tötet Bakterien auf Implantaten ab

Bei Überhitzung werden aus Goldstäbchen goldene Kugeln (Illustration: chalmers.se)

Göteborg (pte004/31.10.2024/06:15) - Forscher der Technischen Universität Chalmers ( https://www.chalmers.se/en ) befestigen auf der Oberfläche von Transplantaten nanometergroße Stäbchen aus Gold. Bilden sich Entzündungen und Antibiotika sich als wirkungslos erweisen, erhitzen sie diese mit nahinfrarotem Laserlicht, das die Haut durchdringen kann. Derart angeregt, beginnen die Goldmoleküle dann zu schwingen, was die Partikel erwärmt. So werden die Bakterien abgetötet.

Bratpfannen für Bakterien

Da die Heizelemente so klein sind, kommt es zu einer sehr lokalen Erwärmung, die die Bakterien eliminiert, ohne das umliegende Gewebe zu erwärmen und damit zu schädigen. "Man könnte sagen, dass die Gold-Nanostäbe wie kleine Bratpfannen funktionieren, in denen die Bakterien zu Tode kommen", sagt Doktorandin Maja Uusitalo.

"Die Kunst besteht darin, die Größe der Stäbchen genau zu treffen. Wenn sie nicht genau stimmt, absorbieren die Goldpartikel das Laserlicht nicht", ergänzt Martin Andersson. Um herauszufinden, welche Partikelgröße zum gewünschten Ergebnis führt, haben die Forscher die Temperatur der angeregten goldenen Stäbchen gemessen.

Mit Thermometern ging das nicht, weil sie zu klein sind. Deshalb wählten Andersson und sein Team den Umweg über Röntgenstrahlen, die die Bewegung der angeregten Atome indirekt sichtbar machen. Das ließ nicht nur Rückschlüsse auf die Temperatur zu, sondern auch auf den Zusammenhang zwischen Temperatur und Intensität der nahinfraroten Strahlung zu.

Vorbeugender Bakterientod

"Die Temperatur darf 120 Grad Celsius nicht überschreiten, da die Nanostäbchen dann ihre Form verlieren und sich in Kugeln verwandeln. Dadurch verlieren sie ihre optischen Eigenschaften und können Licht nicht mehr effektiv absorbieren, was eine Erwärmung der Stäbchen verhindern würde", so Maja Uusitalo.

Die Bakterienbekämpfung ist sogar vorbeugend möglich. Die Goldpartikel könnten unmittelbar vor der OP erhitzt werden und erneut nach dem Verschließen der Wunde, um die Bakterien abzutöten, die sich während des Eingriffs eingeschlichen haben. Das Abtöten von Zellen durch "Bratpfannen" aus Gold wird bereits vereinzelt in der Krebstherapie eingesetzt, wie pressetext berichtete ( https://www.pressetext.com/news/chemo-und-waermetherapie-toeten-tumore-ab.html ).

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