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Neue Kupferoberfläche tötet Bakterien innerhalb von Minuten - Studie

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Von Euronews
Menschen in der U-Bahn in London, 30.11.2021
Menschen in der U-Bahn in London, 30.11.2021   -   Copyright  Matt Dunham/Copyright 2021 The Associated Press. All rights reserved

Das Metall Kupfer ist bekannt für seine Fähigkeit, Bakterien abzutöten. So setzt das Metall Ionen frei, die die Bakterien angreifen und zerstören. Normalerweise dauert dieser Prozess mehrere Stunden.

Wissenschaftler:innen des Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) in Zusammenarbeit mit der nationalen Wissenschaftsakademie CSIRO Australiens haben nun eine neu entwickelte Kupferoberfläche getestet, die den Bakterien innerhalb weniger Minuten den Garaus macht - ungefähr 120 Mal schneller als "normales" Kupfer.

Das könnte sich als ein großer Vorteil erweisen, gerade bei Oberflächen wie Türklinken und Arbeitsflächen. Ihre Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift "Biomaterials" veröffentlicht.

In ihren Experimenten testeten die Wissenschaftler:innen das Verhalten von Staphylokokken (Staphylococcus aureus) auf der neuen Kupferoberfläche.

99,99 Prozent der Bakterien in zwei Minuten abgetötet

Diese Bakterien sind zwar häufig ungefährlich, können aber auch bei gefährdeten Menschen Infektionen hervorrufen. Gerade in Krankenhäuser machen sie Probleme - Staphylokokken zählen zu den Erregern, die am häufigsten Infektionen - und durch Antibiotikaresistenzen sogenannte “Superbugs” (multiresistente Erreger) - hervorrufen.

Unsere Kupferstruktur hat sich für ein so simples Material als bemerkenswert wirksam erwiesen.
Ma Qian
Werkstoffingenieur und außerordentlicher Professor am RMIT

"Es war unglaublich: als wir Staphylokokken-Bakterien auf unsere speziell entwickelte Kupferoberfläche brachten, wurden mehr als 99,99 Prozent der Zellen in nur zwei Minuten zerstört. Unsere Kupferstruktur hat sich für ein so simples Material als bemerkenswert wirksam erwiesen", sagt Werkstoffingenieur Ma Qian vom RMIT.

Die Eigenschaft der neuen Kupferoberfläche, die Bakterien schnell abzutöten, ist auf die poröse Struktur der Oberfläche zurückzuführen. Sie wurde aus einer Metallverbindung aus Kupfer- und Mangan-Atomen hergestellt. Die Mangan-Atome wurden durch eine kostengünstige chemische Nachbehandlung wieder entfernt.

Oberflächenstruktur wie ein Labyrinth

Das schafft die besondere Oberflächenstruktur, die unter dem Mikroskop betrachtet wie ein Labyrinth aussieht. Und sie vergrößert auch die entstandene Oberfläche selbst. Durch die Löcher können sich die Bakterien weniger leicht festsetzen und vermehren.

Und ein weiterer Umstand macht den Bakterien zu schaffen, nämlich dass die Oberfläche “hydrophil” - also wasseranziehend - ist:

"Der hydrophile Effekt bedeutet, dass die Bakterienzellen ihre Form nur schwer halten können, wenn sie von der Nanostruktur der Oberfläche gedehnt werden, während das poröse Muster eine schnellere Freisetzung von Kupferionen ermöglicht." erklärt der CSIRO-Forscher und Hauptautor der Studie, Dr. Jackson Leigh Smith.

Neue Oberfläche bald auch ein Mittel gegen "Superbugs"?

Die Oberfläche hat also gleich mehrere Effekte, die den Bakterien schaden. Durch den strukturellen Abbau werden sie anfälliger für die für sie giftigen Kupferionen und diese schaffen es leichter, in die Bakterienzellen vorzudringen.

In einem weiteren Schritt soll nun getestet werden, ob diese Kupferoberfläche auch gegen Viren wie SARS-CoV-2 zum Einsatz kommen könnte.

Da nur begrenzt neue Antibiotika auf den Markt kommen, wird die Entwicklung von Materialien, die gegen Bakterien resistent sind, wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung des Problems spielen.
Dr. Daniel Liang
Forscher am CSIRO Australien

Die Forscher:innen hoffen sogar, dass mit ihrer Oberfläche den sogenannte "Superbugs" - Bakterien, die eine Antibiotikaresistenz entwickelt haben - zu Leibe gerückt werden kann.

"Medikamentenresistente Infektionen sind auf dem Vormarsch, und da nur begrenzt neue Antibiotika auf den Markt kommen, wird die Entwicklung von Materialien, die gegen Bakterien resistent sind, wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung des Problems spielen", erklärt Daniel Liang, ebenfalls Wissenschaftler des CSIRO.

Die Forscher:innen hoffen, dass sich das neuartige Material als nützlich erweist und schon bald in Schulen, Krankenhäusern und öffentlichen Verkehrsmitteln zum Einsatz kommen könnte.

Weitere Quellen • RMIT University, ScienceDirect (Elsevier)