Forscher haben ein gängiges Desinfektionsmittel und Antiseptikum verwendet, um ein neues antimikrobielles Beschichtungsmaterial zu entwickeln, das Bakterien und Viren, einschließlich MRSA und COVID-19, wirksam abtötet.
Wissenschaftler an der School of Pharmacy der University of Nottingham verwendeten Chlorhexidin, das häufig von Zahnärzten zur Behandlung von Mundinfektionen und zur präoperativen Reinigung verwendet wird, und beschichteten damit das Polymer Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS). Die neue Studie, veröffentlicht in Nano Selectzeigt, dass dieses neue Material die Mikroben, die für eine Reihe von Infektionen und Krankheiten verantwortlich sind, wirksam abtötet und als wirksame antimikrobielle Beschichtung auf einer Reihe von Kunststoffprodukten verwendet werden könnte.
Kunststoffe werden in der Medizin häufig verwendet, von intravenösen Beuteln und implantierbaren Geräten bis hin zu Krankenhausbetten und Toilettensitzen. Einige Mikrobenarten können trotz verbesserter Reinigungsmaßnahmen im Krankenhaus überleben, was zu einem erhöhten Risiko für Patienten führt, die sich im Krankenhaus Infektionen zuziehen und dann eine Antibiotikabehandlung benötigen. Diese Mikroorganismen können auf abiotischen Oberflächen, einschließlich Kunststoffoberflächen, über längere Zeiträume, manchmal bis zu mehreren Monaten, überleben und infektiös bleiben.
„Da Kunststoff ein so weit verbreitetes Material ist, von dem wir wissen, dass es infektiöse Mikroorganismen beherbergen kann, wollten wir nach einer Möglichkeit suchen, dieses Material zur Zerstörung der Bakterien zu verwenden. Dies erreichten wir, indem wir ein Desinfektionsmittel mit dem Polymer verbanden, um ein neues Beschichtungsmaterial zu schaffen, und stellten fest, dass dies nicht der Fall war.“ Es wirkt nur sehr schnell und tötet Bakterien innerhalb von 30 Minuten ab, es breitet sich auch nicht in der Umwelt aus und löst sich bei Berührung nicht von der Oberfläche. Die Herstellung von Kunststoffartikeln aus diesem Material könnte wirklich dazu beitragen, das Problem der Antibiotikaresistenz anzugehen und im Krankenhaus erworbene Infektionen zu reduzieren „, sagt Dr. Felicity de Cogan, Assistenzprofessorin für Pharmazeutische Wissenschaft biologischer Arzneimittel.
Um das Material auf molekularer Ebene zu untersuchen, verwendeten die Forscher eine spezielle bildgebende Technik namens Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (TOF-SIMS). Dabei zeigte sich, dass das Material antimikrobiell war und Mikroben schnell abtötete. Nach 45 Minuten waren die Oberflächen immer noch frei von diesen Mikroben. Es war auch gegen SARS-COV-2 wirksam, da nach 30 Minuten keine lebensfähigen Virionen gefunden wurden. Darüber hinaus töteten die Oberflächen auch wirksam Chlorhexidin-resistente Bakterienstämme ab.
Die COVID-19-Pandemie hat erhöhte Aufmerksamkeit auf im Krankenhaus erworbene Infektionen gelenkt, da Schätzungen zufolge 20 % aller mit COVID-19 ins Krankenhaus eingelieferten Patienten sich bereits im Krankenhaus mit dem Virus infiziert haben. Schätzungen zufolge haben sich im Jahr 2016/17 4,7 % der erwachsenen Krankenhauspatienten im Krankenhaus eine Infektion zugezogen, wobei 22.800 Patienten an diesen Infektionen starben, obwohl diese Todesfälle vermeidbar waren. Die häufigsten Krankheitserreger, die im Krankenhaus erworbene Infektionen verursachen, sind Escherichia coli, Staphylococcus aureus und Clostridium difficile. Infektionsausbrüche in der Klinik werden häufig durch Stämme verursacht, die gegen antimikrobielle Medikamente resistent sind.
Dr. de Cogan erklärt: „Untersuchungen haben gezeigt, dass kontaminierte Oberflächen, einschließlich Kunststoffoberflächen, als Reservoir antimikrobieller Resistenzgene fungieren und die Ausbreitung antimikrobieller Resistenzen über Bakterienarten hinweg durch horizontalen Gentransfer trotz intensiver Reinigungspraktiken fördern können. Das ist von größter Bedeutung.“ Neue Technologien werden entwickelt, um die Ausbreitung pathogener Mikroorganismen auf gefährdete Patienten zu verhindern und der ständig wachsenden Bedrohung durch antimikrobielle Resistenzen zu begegnen.
„Diese Forschung bietet eine effektive Möglichkeit, dies zu tun, und das Material könnte Kunststoffmaterialien während der Herstellung zugesetzt werden, es könnte möglicherweise auch als Spray verwendet werden.“
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Rowan Watson et al., Entwicklung biozidbeschichteter Polymere und ihre antimikrobielle Wirksamkeit, Nano Select (2023). DOI: 10.1002/nano.202300005