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Forschung Arthrose & Antibiotika: Infektionsschutz bei Hüft- und Kniegelenkimplantaten?

HüftprothesenwechselViele Krankenhausbakterien sind gegen Antibiotika resistent. Schlecht verheilende Wunden, ein geschwächter Organismus, Entzündungen, die sich im Körper ausbreiten oder im schlimmsten Fall der Tod sind die Folgen. Neue Antibiotika zu entwickeln, ist sehr zeitaufwändig und mit hohen Kosten verbunden. Kann das neue Medikament endlich eingesetzt werden, dauert es meist nicht lange, bis die Bakterien wieder eine Resistenz entwickelt haben.

Hunderttausende Patienten infizieren sich jährlich in deutschen Krankenhäusern mit Keimen, gegen die Antibiotika machtlos sind. Dies kann auch passieren, wenn eine Prothese, wie beispielsweise ein neues Hüft- oder Kniegelenk, eingesetzt wird. In diesem Fall können die Bakterien direkt in den Körper eindringen. Eine Infektion am Knochen ist besonders kritisch, denn Antibiotika, die mittels Blut durch den Körper transportiert werden, kommen nur in sehr niedriger Konzentration an ihrem Bestimmungsort, der Prothese, an.

Deshalb arbeiten weltweit Forscher an der Entwicklung neuer alternativer Therapien. Einem Team mit Wissenschaftlern aus Frankreich und Deutschland könnte nun ein entscheidender Durchbruch gelungen sein. Es hat eine neue Methode entwickelt, mit der Bakterien auf Abstand gehalten werden können.

Ziel der Forscher war es, die Infektion von vorn herein zu meiden, indem die Prothesen mit einem antimikrobiellen Schutzschild ausgestattet werden. Das Team vom Frauenhofer Institut für Grenzflächen und Bioverfahren IGB in Stuttgart entwickelte gemeinsam mit Materialwissenschaftlern vom französischen Institut Canot CIRIMAT in Toulouse einen Knochenersatzstoff mit eingebautem Infektionsschutz.

Aktuell wird der neu entwickelte Infektionsschutz noch nicht in der Praxis eingesetzt. Der nächste Schritt sind die klinischen Untersuchungen. Diese möchten die Forscher dann in Zusammenarbeit mit der Industrie durchführen.

Metallionen in Apatitkristallen halten Keime in Schach

Ein idealer Baustoff für Implantatbeschichtungen ist Apatit. Apatitkristalle sind hinsichtlich Struktur und Aufbau dem Knochen ähnlich. Sie sind, genau wie der Knochen, aus Kalzium und Phosphor zusammengesetzt. Und dank dieser Voraussetzungen ist Apatit ein idealer Kandidat für Prothesen beziehungsweise Implantate.

Einige Hersteller von Prothesen beschichten diese mit Antibiotika. Dadurch ist aber kein konkreter Schutz gewährleistet. Denn resistente Keime können sich trotzdem vermehren.

Das deutsch-französische Team suchte nach einer anderen Möglichkeit. Sie wollten Bakterien mithilfe von natürlichen Stoffen daran hindern, sich auszubreiten beziehungsweise diese abtöten. Das Team führte Versuche mit verschiedenen Verbindungen und Stoffen durch. Hierzu gehörten beispielsweise neben Silber- und Kupferionen auch Enzyme und Eiweißverbindungen. Den französischen Forschern gelang es, Metallionen in die Apatitkristalle einzubauen. Im Labor des Frauenhofer Instituts wurde festgestellt, dass die Apatitkristalle mit den integrierten Metallionen gegen Bakterien wirken. Die Apatitkristalle mit den integrierten Metallionen verringerten die Anzahl der Bakterien um mehr als 90 Prozent. Unter den getesteten Keimarten befanden sich auch Staphylococcusarten. Diese gefährliche Bakterienart gehört zu den häufigsten Klinikkeimen. Die Wissenschaftler stellten außerdem fest, dass auch eine Peptid-Beschichtung gegen Bakterien hilft.

Doch bevor das bakterienabwehrende Implantat beziehungsweise die Prothese in der Praxis eingesetzt wird, muss es noch auf Verträglichkeit für den Patienten getestet werden. Die Forscher prüften, ob menschliche Zellkulturen das neue Implantat vertragen. Mit ihren Tests konnten sie  herausfinden, wie viele Metallionen, Enzyme oder Eiweißverbindungen die Zellen aushalten. Als nächstes stehen nun die klinischen Untersuchungen an.

Quelle: http://www.igb.fraunhofer.de/de/presse-medien/presseinformationen/2014/implantierter_infektionsschutz.html

Autorin: Birgit Klötzer M.A., wissenschaftliche Redakteurin

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