Ein Forscherteam der Universitat Politècnica de València (UPV) und des CIBER de Bioingeniería, Biomaterials y Nanomedicine (CIBER-BBN) hat einen intelligenten „Nanokiller“ entwickelt, der auf einer Komponente des ätherischen Zimtöls (Zimtaldehyd) zur Verwendung als antimikrobielles Mittel basiert Agent.
Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden veröffentlicht im Tagebuch Fortschritte bei Biomaterialien.
Bisher hat das neue Nanogerät eine erhebliche Wirksamkeit gegen pathogene Mikroorganismen wie Escherichia coli, Staphylococcus aureus und Candida albicans gezeigt. Es könnte zur Beseitigung von Krankheitserregern eingesetzt werden, die in Lebensmitteln und Abwasser vorhanden sein können, sowie zur Behandlung nosokomialer Infektionen, also Infektionen, die während eines Krankenhausaufenthalts erworben werden.
Die meisten Stämme von Escherichia coli sind harmlos, manche können jedoch schwere Bauchkrämpfe oder akuten Durchfall und Erbrechen verursachen. Das Bakterium Staphylococcus aureus kann Hautinfektionen, Blutvergiftungen, Osteomyelitis oder Lungenentzündung verursachen. Candida albicans ist ein Pilz, der in verschiedenen Körperflüssigkeiten vorkommt und Krankheiten wie Candidämie oder invasive Candidiasis verursacht.
Laut dem Team der IDM-CIBER NanoSens-Gruppe wäre die Anwendung dieses Nanokillers sehr einfach. „Wir könnten zum Beispiel ein Spray herstellen, eine Formulierung auf der Basis von Wasser und anderen Verbindungen herstellen und es direkt anwenden. Wir könnten eine wasserbasierte Formulierung auf dem Feld herstellen und sie direkt versprühen, wie jedes heutige Pestizid. Und in Krankenhäusern könnte es auf Verbände aufgetragen werden, und wir könnten sogar versuchen, eine Kapsel herzustellen, die oral eingenommen werden kann“, erklärt Andrea Bernardos, Forscher in der NanoSens-Gruppe am Interuniversitären Institut für molekulare Erkennungsforschung und technologische Entwicklung (IDM).
Hohe Wirksamkeit
Das neue Nanogerät verbessert die Wirksamkeit von eingekapseltem Zimtaldehyd im Vergleich zur freien Verbindung: etwa 52-fach bei Escherichia coli, etwa 60-fach bei Staphylococcus aureus und etwa 7-fach bei Candida albicans.
„Die Steigerung der antimikrobiellen Aktivität der ätherischen Ölkomponente ist möglich durch die Verringerung ihrer Flüchtigkeit aufgrund ihrer Einkapselung in einer porösen Silica-Matrix und die Erhöhung ihrer lokalen Konzentration bei der Freisetzung aufgrund der Anwesenheit der Mikroorganismen“, sagt Bernardos , Forscher am Interuniversitären Forschungsinstitut für molekulare Erkennung und technologische Entwicklung (IDM).
Zu seinen Vorteilen zählt seine hohe antimikrobielle Wirkung bei sehr geringen Dosen. Darüber hinaus verstärkt es die antimikrobiellen Eigenschaften von freiem Zimtaldehyd mit einer Reduzierung der bioziden Dosis um etwa 98 % für Bakterienstämme (Escherichia coli und Staphylococcus aureus) und um 72 % für den Hefestamm (Candida albicans), wenn das Nanogerät angewendet wird.
„Darüber hinaus könnte diese Art von Gerät, das natürliche Biozide (z. B. ätherische Ölbestandteile) enthält, deren Freisetzung durch das Vorhandensein von Krankheitserregern kontrolliert wird, auch in Bereichen wie Biomedizin, Lebensmitteltechnologie, Landwirtschaft und vielen anderen eingesetzt werden“, schließt Ángela Morellá- Aucejo, ebenfalls IDM-Forscher an der Universitat Politècnica de València.
Mehr Informationen:
Ángela Morellá-Aucejo et al., Bemerkenswerte Steigerung der antimikrobiellen Aktivität von Zimtaldehyd, eingekapselt in verkappte mesoporöse Nanopartikel: Ein neuer „Nanokiller“-Ansatz im Zeitalter der antimikrobiellen Resistenz, Fortschritte bei Biomaterialien (2024). DOI: 10.1016/j.bioadv.2024.213840